KR20220052908A - Mask blank, phase shift mask and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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KR20220052908A KR1020227002788A KR20227002788A KR20220052908A KR 20220052908 A KR20220052908 A KR 20220052908A KR 1020227002788 A KR1020227002788 A KR 1020227002788A KR 20227002788 A KR20227002788 A KR 20227002788A KR 20220052908 A KR20220052908 A KR 20220052908A
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shift film
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히또시 마에다
오사무 노자와
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호야 가부시키가이샤
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Abstract

ArF 엑시머 레이저의 노광광에 대한 위상 시프트 효과를 높일 수 있음과 함께, 노광 마진을 확보할 수 있고, 광학적인 성능이 양호한 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있는 마스크 블랭크를 제공한다. 투광성 기판 위에, 위상 시프트막을 구비한 마스크 블랭크이며, 위상 시프트막은, 하프늄, 규소 및 산소를 함유하고, 위상 시프트막의 하프늄 및 규소의 합계 함유량에 대한 하프늄의 함유량의 원자％에 의한 비율은, 0.4 이상이며, 위상 시프트막의 ArF 엑시머 레이저의 노광광 파장에 있어서의 굴절률 n은 2.5 이상이며, 위상 시프트막의 노광광 파장에 있어서의 소쇠 계수 k는 0.30 이하이다.Provided is a mask blank capable of increasing the phase shift effect of the ArF excimer laser to exposure light, securing an exposure margin, and manufacturing a phase shift mask with good optical performance. It is a mask blank provided with a phase shift film on a translucent substrate, a phase shift film contains hafnium, a silicon, and oxygen, The ratio by atomic% of content of hafnium with respect to the total content of hafnium and silicon of a phase shift film is 0.4 or more and refractive index n in the exposure light wavelength of the ArF excimer laser of a phase shift film is 2.5 or more, and the extinction coefficient k in the exposure light wavelength of a phase shift film is 0.30 or less.

Description

마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크 및 반도체 디바이스의 제조 방법Mask blank, phase shift mask and manufacturing method of semiconductor device

본 발명은, 위상 시프트 마스크용 마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크 및 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.This invention relates to the mask blank for phase shift masks, a phase shift mask, and the manufacturing method of a semiconductor device.

반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 포토리소그래피법을 이용하여 미세 패턴의 형성이 행해지고 있다. 또한, 이 미세 패턴의 형성에는 통상 여러 장의 전사용 마스크가 사용된다. 반도체 디바이스의 패턴을 미세화하는 데 있어서는, 전사용 마스크에 형성되는 마스크 패턴의 미세화에 더하여, 포토리소그래피에서 사용되는 노광 광원의 파장의 단파장화가 필요해진다. 근년, 반도체 장치를 제조할 때의 노광 광원에 ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚)가 적용되는 경우가 증가되고 있다.In the manufacturing process of a semiconductor device, formation of a fine pattern is performed using the photolithography method. In addition, several sheets of transfer masks are normally used for formation of this fine pattern. In refining the pattern of a semiconductor device, in addition to refinement|miniaturization of the mask pattern formed in the transfer mask, the wavelength reduction of the wavelength of the exposure light source used by photolithography is required. In recent years, the case where an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) is applied to an exposure light source at the time of manufacturing a semiconductor device is increasing.

전사용 마스크의 일종으로, 하프톤형 위상 시프트 마스크가 있다. 하프톤형 위상 시프트 마스크의 마스크 블랭크로서, 투광성 기판 위에 규소 및 질소를 함유하는 재료로 구성되는 위상 시프트막, 크롬계 재료로 구성되는 차광막, 무기계 재료로 구성되는 에칭 마스크막(하드마스크막)이 적층된 구조를 갖는 마스크 블랭크가 이전부터 알려져 있다. 이 마스크 블랭크를 사용하여 하프톤형 위상 시프트 마스크를 제조하는 경우, 우선, 마스크 블랭크의 표면에 형성한 레지스트 패턴을 마스크로 하여 불소계 가스에 의한 건식 에칭으로 에칭 마스크막을 패터닝하고, 다음에 에칭 마스크막을 마스크로 하여 염소와 산소의 혼합 가스에 의한 건식 에칭으로 차광막을 패터닝하고, 또한 차광막의 패턴을 마스크로 하여 불소계 가스에 의한 건식 에칭으로 위상 시프트막을 패터닝한다.As a kind of transfer mask, there is a halftone type phase shift mask. As a mask blank for a halftone phase shift mask, a phase shift film made of a material containing silicon and nitrogen, a light shielding film made of a chromium material, and an etching mask film (hard mask film) made of an inorganic material are laminated on a translucent substrate A mask blank having a conventional structure has been known. When manufacturing a halftone phase shift mask using this mask blank, first, an etching mask film is patterned by dry etching with a fluorine-based gas using the resist pattern formed on the surface of the mask blank as a mask, and then the etching mask film is masked. A light-shielding film is patterned by dry etching by the mixed gas of chlorine and oxygen, and a phase shift film is patterned by dry etching by a fluorine-type gas using the pattern of a light-shielding film as a mask.

예를 들어, 특허문헌 1에 있어서는, 질소 함유량이 50％ 이상인 고질화 SiN계 재료로 형성된 위상 시프트막을 갖고, ArF 엑시머 레이저의 노광광을 10％ 이상의 투과율로 투과시키는 기능과, 150도 이상 200도 이하의 위상차를 발생시키는 기능을 갖는 하프톤형 위상 시프트 마스크가 제안되어 있다.For example, in Patent Document 1, the nitrogen content has a phase shift film formed of a high-nitridation SiN-based material of 50% or more, and transmits the exposure light of the ArF excimer laser at a transmittance of 10% or more; and 150 degrees or more and 200 degrees. A halftone phase shift mask having a function of generating the following phase differences has been proposed.

일본 특허 공개 제2018-91889호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2018-91889

최근에 있어서의, 패턴의 미세화, 복잡화에 수반하여, 보다 고해상의 패턴 전사를 가능하게 하기 위해서, ArF 엑시머 레이저의 노광광에 대한 투과율을 보다 높게 한 위상 시프트막이 요구되고 있다. 이 노광광에 대한 투과율을 높임으로써, 위상 시프트 효과를 높일 수 있다. 그리고, 이 위상 시프트막을 구비하는 위상 시프트 마스크를 노광 장치에 세트하여 전사 대상물(반도체 기판 위의 레지스트막 등)에 대하여 노광 전사할 때에, 노광 마진을 확보할 수 있다. 이 노광광에 대한 투과율을 높이기 위해서는, 위상 시프트막에 산소를 함유시키는 것이 유효하다. 그런데, 위상 시프트막에 산소를 함유시킴으로써, 위상 시프트막의 굴절률이 낮아져버려, 얻어지는 위상차도 감소해버린다. 감소한 위상차를 보충해서 원하는 위상차를 확보하기 위해서는, 위상 시프트막의 막 두께를 두껍게 할 필요가 있다. 그러나, 위상 시프트막의 막 두께가 두꺼워지면, 광학적인 성능이 저하되어버려, 전사 대상물에 대하여 노광 전사를 했을 때의 전사 상(像)의 CD 면내 균일성(CD Uniformity)이 저하된다는 문제가 있었다.The phase shift film which made higher the transmittance|permeability with respect to the exposure light of an ArF excimer laser is calculated|required in order to enable higher-resolution pattern transcription|transfer with the refinement|miniaturization and complexity of a pattern in recent years. By raising the transmittance|permeability with respect to this exposure light, a phase shift effect can be raised. And when setting the phase shift mask provided with this phase shift film to an exposure apparatus and performing exposure transcription|transfer with respect to a transcription|transfer target object (resist film etc. on a semiconductor substrate), an exposure margin is securable. In order to raise the transmittance|permeability with respect to this exposure light, it is effective to make a phase shift film contain oxygen. By the way, the refractive index of a phase shift film will become low by making a phase shift film contain oxygen, and the phase difference obtained will also reduce. In order to supplement the reduced phase difference and to ensure a desired phase difference, it is necessary to thicken the film thickness of a phase shift film. However, when the film thickness of a phase shift film became thick, optical performance fell and there existed a problem that the CD in-plane uniformity (CD Uniformity) of the transcription|transfer image at the time of exposure transcription|transfer with respect to a transcription object fell.

본 발명은, 종래 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, ArF 엑시머 레이저의 노광광에 대한 위상 시프트 효과를 높일 수 있음과 함께, 노광 마진을 확보할 수 있고, 광학적인 성능이 양호한 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있는 마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 하고 있으며, 또한, 본 발명은, ArF 엑시머 레이저의 노광광에 대한 위상 시프트 효과를 높일 수 있음과 함께, 노광 마진을 확보할 수 있고, 광학적인 성능이 양호한 위상 시프트 마스크를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 그리고, 본 발명은, 이와 같은 위상 시프트 마스크를 사용한 반도체 디바이스의 제조 방법을 제공한다.The present invention has been made in order to solve the conventional problems, and it is possible to increase the phase shift effect of the ArF excimer laser to exposure light, to secure an exposure margin, and to manufacture a phase shift mask with good optical performance. An object of the present invention is to provide a mask blank that can It aims at providing a phase shift mask. And this invention provides the manufacturing method of the semiconductor device using such a phase shift mask.

본 발명은 상기 과제를 해결하는 수단으로서, 이하의 구성을 갖는다.This invention has the following structures as a means for solving the said subject.

(구성 1)(Configuration 1)

투광성 기판 위에, 위상 시프트막을 구비한 마스크 블랭크이며,It is a mask blank provided with a phase shift film on a translucent board|substrate,

상기 위상 시프트막은, 하프늄, 규소 및 산소를 함유하고,The said phase shift film contains hafnium, a silicon, and oxygen,

상기 위상 시프트막의 하프늄 및 규소의 합계 함유량에 대한 하프늄의 함유량의 원자％에 의한 비율은, 0.4 이상이며,The ratio by atomic% of content of hafnium with respect to total content of hafnium and silicon of the said phase shift film is 0.4 or more,

상기 위상 시프트막의 ArF 엑시머 레이저의 노광광의 파장에 있어서의 굴절률 n은 2.5 이상이며,The refractive index n in the wavelength of the exposure light of the ArF excimer laser of the said phase shift film is 2.5 or more,

상기 위상 시프트막의 상기 노광광의 파장에 있어서의 소쇠 계수 k는 0.30 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.The extinction coefficient k in the wavelength of the said exposure light of the said phase shift film is 0.30 or less, The mask blank characterized by the above-mentioned.

(구성 2)(Configuration 2)

상기 위상 시프트막의 상기 노광광의 파장에 있어서의 굴절률 n은, 2.9 이하인 것을 특징으로 하는 상기 구성 1에 기재된 마스크 블랭크.Refractive index n in the wavelength of the said exposure light of the said phase shift film is 2.9 or less, The mask blank of the said structure 1 characterized by the above-mentioned.

(구성 3)(Configuration 3)

상기 위상 시프트막의 상기 노광광의 파장에 있어서의 소쇠 계수 k는, 0.05 이상인 것을 특징으로 하는 상기 구성 1 또는 2에 기재된 마스크 블랭크.Extinction coefficient k in the wavelength of the said exposure light of the said phase shift film is 0.05 or more, The said structure 1 or 2 mask blank characterized by the above-mentioned.

(구성 4)(Configuration 4)

상기 위상 시프트막의 산소 함유량은, 60원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 구성 1 내지 3 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.Oxygen content of the said phase shift film is 60 atomic% or more, The mask blank in any one of said structures 1-3 characterized by the above-mentioned.

(구성 5)(Configuration 5)

상기 위상 시프트막의 막 두께는, 65㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 구성 1 내지 4 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.Film thickness of the said phase shift film is 65 nm or less, The mask blank in any one of said structures 1-4 characterized by the above-mentioned.

(구성 6)(Configuration 6)

상기 위상 시프트막은, 하프늄, 규소 및 산소의 합계 함유량이 90원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 구성 1 내지 5 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.The said phase shift film is 90 atomic% or more in total content of hafnium, a silicon, and oxygen, The mask blank in any one of said structures 1-5 characterized by the above-mentioned.

(구성 7)(Configuration 7)

상기 위상 시프트막은, 상기 노광광을 20％ 이상의 투과율로 투과시키는 기능과, 상기 위상 시프트막을 투과한 상기 노광광에 대하여 상기 위상 시프트막의 두께와 동일한 거리만큼 공기 중을 통과한 상기 노광광과의 사이에서 150도 이상 210도 이하의 위상차를 발생시키는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 구성 1 내지 6 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.Between the function which the said phase shift film transmits the said exposure light at the transmittance|permeability of 20% or more, and the said exposure light which passed through the air only for the distance equal to the thickness of the said phase shift film with respect to the said exposure light which permeate|transmitted the said phase shift film The mask blank according to any one of the above configurations 1 to 6, characterized in that it has a function of generating a phase difference of 150 degrees or more and 210 degrees or less.

(구성 8)(Configuration 8)

상기 위상 시프트막 위에 차광막을 구비하는 것을 특징으로 하는 상기 구성 1 내지 7 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.A light-shielding film is provided on the said phase shift film, The mask blank in any one of said structures 1-7 characterized by the above-mentioned.

(구성 9)(Configuration 9)

투광성 기판 위에, 전사 패턴을 갖는 위상 시프트막을 구비한 위상 시프트 마스크이며,It is a phase shift mask provided with the phase shift film which has a transcription|transfer pattern on a translucent board|substrate,

상기 위상 시프트막은, 하프늄, 규소 및 산소를 함유하고,The said phase shift film contains hafnium, a silicon, and oxygen,

상기 위상 시프트막은, 하프늄 및 규소의 합계 함유량에 대한 하프늄의 함유량의 원자％에 의한 비율이, 0.4 이상이며,As for the said phase shift film, the ratio by atomic% of content of hafnium with respect to total content of hafnium and silicon is 0.4 or more,

상기 위상 시프트막의 ArF 엑시머 레이저의 노광광의 파장에 있어서의 굴절률 n이 2.5 이상이며,Refractive index n in the wavelength of the exposure light of the ArF excimer laser of the said phase shift film is 2.5 or more,

상기 위상 시프트막의 상기 노광광의 파장에 있어서의 소쇠 계수 k가 0.30 이하인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.Extinction coefficient k in the wavelength of the said exposure light of the said phase shift film is 0.30 or less, The phase shift mask characterized by the above-mentioned.

(구성 10)(Configuration 10)

상기 위상 시프트막의 상기 노광광의 파장에 있어서의 굴절률 n은, 2.9 이하인 것을 특징으로 하는 상기 구성 9에 기재된 위상 시프트 마스크.Refractive index n in the wavelength of the said exposure light of the said phase shift film is 2.9 or less, The phase shift mask of the said structure 9 characterized by the above-mentioned.

(구성 11)(Configuration 11)

상기 위상 시프트막의 상기 노광광의 파장에 있어서의 소쇠 계수 k는, 0.05 이상인 것을 특징으로 하는 상기 구성 9 또는 10에 기재된 위상 시프트 마스크.Extinction coefficient k in the wavelength of the said exposure light of the said phase shift film is 0.05 or more, The phase shift mask of the said structure 9 or 10 characterized by the above-mentioned.

(구성 12)(Configuration 12)

상기 위상 시프트막의 산소 함유량은, 60원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 구성 9 내지 11 중 어느 것에 기재된 위상 시프트 마스크.Oxygen content of the said phase shift film is 60 atomic% or more, The phase shift mask in any one of said structures 9-11 characterized by the above-mentioned.

(구성 13)(Configuration 13)

상기 위상 시프트막의 막 두께는, 65㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 구성 9 내지 12 중 어느 것에 기재된 위상 시프트 마스크. Film thickness of the said phase shift film is 65 nm or less, The phase shift mask in any one of said structures 9-12 characterized by the above-mentioned.

(구성 14)(Configuration 14)

상기 위상 시프트막은, 하프늄, 규소 및 산소의 합계 함유량이 90원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 구성 9 내지 13 중 어느 것에 기재된 위상 시프트 마스크.The said phase shift film is 90 atomic% or more in total content of hafnium, a silicon, and oxygen, The phase shift mask in any one of said structures 9-13 characterized by the above-mentioned.

(구성 15)(Configuration 15)

상기 위상 시프트막은, 상기 노광광을 20％ 이상의 투과율로 투과시키는 기능과, 상기 위상 시프트막을 투과한 상기 노광광에 대하여 상기 위상 시프트막의 두께와 동일한 거리만큼 공기 중을 통과한 상기 노광광과의 사이에서 150도 이상 210도 이하의 위상차를 발생시키는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 구성 9 내지 14 중 어느 것에 기재된 위상 시프트 마스크.Between the function which the said phase shift film transmits the said exposure light at the transmittance|permeability of 20% or more, and the said exposure light which passed through the air only for the distance equal to the thickness of the said phase shift film with respect to the said exposure light which permeate|transmitted the said phase shift film It has a function of generating a phase difference of 150 degrees or more and 210 degrees or less, The phase shift mask in any one of said structure 9-14 characterized by the above-mentioned.

(구성 16)(Configuration 16)

상기 위상 시프트막 위에 차광대를 포함하는 패턴을 갖는 차광막을 구비하는 것을 특징으로 하는 상기 구성 9 내지 15 중 어느 것에 기재된 위상 시프트 마스크.The phase shift mask in any one of said structures 9-15 characterized by providing the light-shielding film which has a pattern containing a light-shielding band on the said phase shift film.

(구성 17)(Configuration 17)

상기 구성 16에 기재된 위상 시프트 마스크를 사용하여, 반도체 기판 위의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.Using the phase shift mask of the said structure 16, the process of exposing and transferring a transfer pattern to the resist film on a semiconductor substrate is provided, The manufacturing method of the semiconductor device characterized by the above-mentioned.

이상의 구성을 갖는 본 발명의 마스크 블랭크는, 투광성 기판 위에, 위상 시프트막을 구비한 마스크 블랭크이며, 상기 위상 시프트막은, 하프늄, 규소 및 산소를 함유하고, 상기 위상 시프트막의 하프늄 및 규소의 합계 함유량에 대한 하프늄의 함유량의 원자％에 의한 비율은, 0.4 이상이며, 상기 위상 시프트막의 ArF 엑시머 레이저의 노광광의 파장에 있어서의 굴절률 n은 2.5 이상이며, 상기 위상 시프트막의 상기 노광광의 파장에 있어서의 소쇠 계수 k는 0.10 이상 0.30 이하인 것을 특징으로 한다. 이 때문에, ArF 엑시머 레이저의 노광광에 대한 위상 시프트 효과를 높일 수 있음과 함께, 노광 마진을 확보할 수 있어, 광학적인 성능이 양호한 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다. 또한, 이 위상 시프트 마스크를 사용한 반도체 디바이스의 제조에 있어서, 반도체 디바이스 위의 레지스트막 등에 정밀도 양호하게 패턴을 전사하는 것이 가능해진다.The mask blank of the present invention having the above configuration is a mask blank provided with a phase shift film on a translucent substrate, wherein the phase shift film contains hafnium, silicon and oxygen, and the total content of hafnium and silicon in the phase shift film The ratio by atomic% of content of hafnium is 0.4 or more, refractive index n in the wavelength of the exposure light of the ArF excimer laser of the said phase shift film is 2.5 or more, The extinction coefficient k in the wavelength of the said exposure light of the said phase shift film. is 0.10 or more and 0.30 or less. For this reason, while being able to raise the phase shift effect with respect to the exposure light of an ArF excimer laser, an exposure margin can be ensured and a phase shift mask with favorable optical performance can be manufactured. Moreover, manufacture of the semiconductor device using this phase shift mask WHEREIN: It becomes possible to transfer a pattern with high precision to the resist film etc. on a semiconductor device.

도 1은 마스크 블랭크의 실시 형태의 단면 개략도이다.
도 2는 위상 시프트 마스크의 제조 공정을 나타내는 단면 개략도이다.1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a mask blank.
It is a cross-sectional schematic which shows the manufacturing process of a phase shift mask.

이하, 본 발명의 각 실시 형태에 대하여 설명하지만, 우선 본 발명에 이른 경위에 대하여 설명한다. 종래의 위상 시프트막은, 이미 설명한 바와 같이, 규소 및 질소를 함유하는 재료로 형성되어 있으며, 주성분은 규소 및 질소였다. 또한, 몰리브덴 등의 금속을 포함하는 위상 시프트막도 있었지만, 주성분은 규소 및 질소인 것이 주류였다. 이에 반하여, 본 발명자는, 우선, 위상 시프트막의 재료를, 하프늄, 규소, 산소를 함유하는 것으로 하였다. 그리고, 위상 시프트막에 있어서의, 하프늄과 규소의 합계 함유량[원자％]에 대한 하프늄의 함유량[원자％]의 비율(이하, Hf/[Hf+Si] 비율이라고 함), 그리고, ArF 엑시머 레이저의 노광광의 파장에 있어서의 굴절률 n, 및 소쇠 계수 k(이하, 이들을 단순히 굴절률 n, 소쇠 계수 k라고 하는 경우가 있음)에 착안하였다. 그리고, 이 Hf/[Hf+Si] 비율과, 굴절률 n, 및 소쇠 계수 k의 사이에 상관이 있다는 사실을 알아내었다. 위상 시프트막의 굴절률 n, 및 소쇠 계수 k는, 그 위상 시프트막의 위상차, 투과율 및 막 두께를 결정하는데도 크게 관계한다. 본 발명자들은 더욱 검토를 행하여, 하프늄, 규소, 산소를 함유하는 위상 시프트막에 있어서, 이 Hf/[Hf+Si] 비율이 0.4 이상, 굴절률 n이 2.5 이상, 소쇠 계수 k가 0.30 이하로 함으로써, ArF 엑시머 레이저의 노광광에 대한 위상 시프트 효과를 높일 수 있음과 함께, 노광 마진을 확보할 수 있어, 광학적인 성능이 양호한 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다는 사실을 알아내었다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, although each embodiment of this invention is described, the process which led to this invention is demonstrated first. As already demonstrated, the conventional phase shift film was formed from the material containing silicon and nitrogen, and the main components were silicon and nitrogen. Moreover, although there existed phase shift films containing metals, such as molybdenum, it was mainstream that the main components were silicon and nitrogen. On the other hand, this inventor made the material of a phase shift film containing hafnium, a silicon, and oxygen first. And the ratio of content [atomic%] of hafnium with respect to total content [atomic%] of hafnium and silicon in a phase shift film (henceforth Hf/[Hf+Si] ratio), and ArF excimer laser Attention was paid to the refractive index n and the extinction coefficient k in the wavelength of the exposure light of , which is hereinafter referred to simply as the refractive index n and the extinction coefficient k. Then, it was found that there is a correlation between the Hf/[Hf+Si] ratio, the refractive index n, and the extinction coefficient k. Refractive index n of a phase shift film, and extinction coefficient k relate largely also to determining the phase difference of the phase shift film, transmittance|permeability, and film thickness. The present inventors further investigate, and in the phase shift film containing hafnium, silicon, and oxygen, this Hf/[Hf+Si] ratio makes 0.4 or more, refractive index n makes 2.5 or more, and extinction coefficient k makes 0.30 or less, While being able to raise the phase shift effect with respect to the exposure light of an ArF excimer laser, it discovered the fact that an exposure margin could be ensured and the phase shift mask with favorable optical performance could be manufactured.

이하, 도면에 기초하여, 상술한 본 발명의 상세한 구성을 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 마찬가지의 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 행한다.Hereinafter, the detailed configuration of the present invention described above will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code|symbol is attached|subjected to the same component, and description is given.

<마스크 블랭크><Mask Blank>

도 1에, 마스크 블랭크의 실시 형태의 개략 구성을 나타낸다. 도 1에 도시한 마스크 블랭크(100)는, 투광성 기판(1)에 있어서의 한쪽의 주표면 위에 위상 시프트막(2), 차광막(3) 및 하드마스크막(4)이 이 순서대로 적층된 구성이다. 마스크 블랭크(100)는, 필요에 따라 하드마스크막(4)을 마련하지 않는 구성이어도 된다. 또한, 마스크 블랭크(100)는, 하드마스크막(4) 위에 필요에 따라 레지스트막을 적층시킨 구성이어도 된다. 이하, 마스크 블랭크(100)의 주요 구성부의 상세를 설명한다.In FIG. 1, the schematic structure of embodiment of a mask blank is shown. As for the mask blank 100 shown in FIG. 1, the phase shift film 2, the light-shielding film 3, and the hard mask film 4 were laminated|stacked in this order on one main surface in the translucent board|substrate 1 structure. am. The mask blank 100 may have a structure which does not provide the hard mask film 4 as needed. In addition, the mask blank 100 may have the structure which laminated|stacked the resist film on the hard mask film 4 as needed. Hereinafter, details of the main components of the mask blank 100 will be described.

[투광성 기판][Translucent substrate]

투광성 기판(1)은, 리소그래피에 있어서의 노광 공정에서 사용되는 노광광에 대하여 투과성이 양호한 재료로 구성되어 있다. 이와 같은 재료로서는, 합성 석영 유리, 알루미노실리케이트 유리, 소다석회 유리, 저열팽창 유리(SiO2-TiO2 유리 등), 그 밖에 각종 유리 기판을 사용할 수 있다. 특히, 합성 석영 유리를 사용한 기판은, ArF 엑시머 레이저광(파장: 약 193㎚)에 대한 투과성이 높으므로, 마스크 블랭크(100)의 투광성 기판(1)으로서 적합하게 사용할 수 있다.The translucent substrate 1 is made of a material having good transmittance to the exposure light used in the exposure step in lithography. As such a material, synthetic quartz glass, aluminosilicate glass, soda-lime glass, low thermal expansion glass (such as SiO 2 -TiO 2 glass), and other various glass substrates can be used. In particular, since a substrate using synthetic quartz glass has high transmittance to ArF excimer laser light (wavelength: about 193 nm), it can be suitably used as the light-transmitting substrate 1 of the mask blank 100 .

또한, 여기서 말하는 리소그래피에 있어서의 노광 공정이란, 이 마스크 블랭크(100)를 사용하여 제작된 위상 시프트 마스크를 사용한 리소그래피에 있어서의 노광 공정이며, 노광광이란, 특별히 언급이 없는 한, ArF 엑시머 레이저 광(파장: 193㎚)을 가리키는 것으로 한다.In addition, the exposure process in lithography here is an exposure process in lithography using the phase shift mask produced using this mask blank 100, Unless otherwise indicated, the exposure light is ArF excimer laser beam. (wavelength: 193 nm) shall be indicated.

투광성 기판(1)을 형성하는 재료의 노광광에 있어서의 굴절률은, 1.5 이상 1.6 이하인 것이 바람직하고, 1.52 이상 1.59 이하이면 보다 바람직하며, 1.54 이상 1.58 이하이면 더욱 바람직하다.The refractive index of the material forming the translucent substrate 1 in exposure light is preferably 1.5 or more and 1.6 or less, more preferably 1.52 or more and 1.59 or less, and still more preferably 1.54 or more and 1.58 or less.

[위상 시프트막][Phase shift film]

위상 시프트막(2)은, 노광광을 20％ 이상의 투과율로 투과시키는 기능을 갖고 있는 것이 바람직하다. 위상 시프트막(2)의 내부를 투과한 노광광과 공기 중을 투과한 노광광의 사이에서 충분한 위상 시프트 효과를 발생시키기 위해서이다. 또한, 위상 시프트막(2)의 노광광에 대한 투과율은, 75％ 이하이면 바람직하고, 70％ 이하이면 보다 바람직하다. 위상 시프트막(2)의 막 두께를, 광학적인 성능을 확보할 수 있는 적정한 범위로 억제하기 위해서이다.It is preferable that the phase shift film|membrane 2 has a function which transmits exposure light with the transmittance|permeability of 20 % or more. It is for generating a sufficient phase shift effect between the exposure light which permeate|transmitted the inside of the phase shift film 2, and the exposure light which permeate|transmitted the air. Moreover, it is preferable in it being 75 % or less, and, as for the transmittance|permeability with respect to the exposure light of the phase shift film 2, it is more preferable in it being 70 % or less. It is for suppressing the film thickness of the phase shift film 2 to the appropriate range which can ensure optical performance.

위상 시프트막(2)은, 적절한 위상 시프트 효과를 얻기 위해서, 이 위상 시프트막(2)을 투과한 노광광에 대하여, 이 위상 시프트막(2)의 두께와 동일한 거리만큼 공기 중을 통과한 노광광과의 사이에서 150도 이상 210도 이하의 위상차를 발생시키는 기능을 갖도록 조정되어 있는 것이 바람직하다. 위상 시프트막(2)에 있어서의 상기 위상차는, 155도 이상인 것이 보다 바람직하고, 160도 이상이면 더욱 바람직하다. 한편, 위상 시프트막(2)에 있어서의 위상차는, 195도 이하인 것이 보다 바람직하고, 190도 이하이면 더욱 바람직하다.In order that the phase shift film 2 may acquire an appropriate phase shift effect, with respect to the exposure light which permeate|transmitted this phase shift film 2, only the distance same as the thickness of this phase shift film 2 passed through the air. It is preferable to adjust so that it may have a function of generating a phase difference of 150 degrees or more and 210 degrees or less between light and light. It is more preferable that it is 155 degrees or more, and, as for the said phase difference in the phase shift film 2, it is still more preferable in it being 160 degrees or more. On the other hand, it is more preferable that it is 195 degrees or less, and, as for the phase difference in the phase shift film 2, it is still more preferable in it being 190 degrees or less.

위상 시프트막(2)의 전체에서, 상기 투과율, 위상차의 각 조건을 적어도 충족하기 위해서, 노광광의 파장에 대한 굴절률 n(이하, 단순히 굴절률 n이라고 함)은 2.5 이상인 것이 바람직하고, 2.6보다도 크면 보다 바람직하며, 2.62 이상이면 더욱 바람직하다. 또한, 위상 시프트막(2)의 굴절률 n은, 2.9 이하인 것이 바람직하고, 2.88 이하이면 보다 바람직하다. 위상 시프트막(2)의 소쇠 계수 k는, 0.05 이상이면 바람직하고, 0.1보다도 크면 보다 바람직하며, 0.12 이상이면 더욱 바람직하다. 또한, 위상 시프트막(2)의 노광광 파장에 대한 소쇠 계수 k(이하, 단순히 소쇠 계수 k라고 함)는, 0.30 이하이면 바람직하고, 0.28 이하이면 보다 바람직하다. 또한, 위상 시프트막(2)의 굴절률 n, 및 소쇠 계수 k는, 위상 시프트막(2)의 전체를 광학적으로 균일한 하나의 층으로 간주하여 도출된 수치이다.In the entire phase shift film 2, in order to satisfy at least each condition of the transmittance and phase difference, the refractive index n with respect to the wavelength of the exposure light (hereinafter simply referred to as the refractive index n) is preferably 2.5 or more, and more than 2.6 Preferably, it is more preferable in it being 2.62 or more. Moreover, it is preferable that it is 2.9 or less, and, as for the refractive index n of the phase shift film 2, it is more preferable in it being 2.88 or less. It is preferable in it being 0.05 or more, and, as for the extinction coefficient k of the phase shift film 2, it is more preferable in it being larger than 0.1, and more preferable in it being 0.12 or more. Moreover, it is preferable in it being 0.30 or less, and, as for the extinction coefficient k (henceforth simply referred to as extinction coefficient k) with respect to the exposure light wavelength of the phase shift film 2, it is more preferable in it being 0.28 or less. In addition, refractive index n of the phase shift film 2, and extinction coefficient k are numerical values derived by considering the whole of the phase shift film 2 as one optically uniform layer.

위상 시프트막(2)을 포함하는 박막의 굴절률 n과 소쇠 계수 k는, 그 박막의 조성만으로 정해지는 것은 아니다. 그 박막의 막 밀도나 결정 상태 등도 굴절률 n이나 소쇠 계수 k를 좌우하는 요소이다. 이 때문에, 반응성 스퍼터링으로 박막을 성막할 때의 여러 조건을 조정하여, 그 박막이 원하는 굴절률 n, 및 소쇠 계수 k가 되도록 성막한다. 위상 시프트막(2)을, 상기 굴절률 n과 소쇠 계수 k의 범위로 하기 위해서는, 반응성 스퍼터링으로 성막할 때에 희 가스와 반응성 가스(산소 가스, 질소 가스 등)의 혼합 가스의 비율을 조정하는 것만으로 한정되지는 않는다. 반응성 스퍼터링으로 성막할 때에 있어서의 성막실 내의 압력, 스퍼터링 타깃에 인가하는 전력, 타깃과 투광성 기판(1) 사이의 거리 등의 위치 관계 등 여러 방면에 걸친다. 이들 성막 조건은 성막 장치에 고유한 것이며, 형성되는 박막이 원하는 굴절률 n, 및 소쇠 계수 k가 되도록 적절히 조정되는 것이다.The refractive index n and extinction coefficient k of the thin film containing the phase shift film 2 are not determined only by the composition of the thin film. The film density and crystal state of the thin film are also factors that influence the refractive index n and the extinction coefficient k. For this reason, various conditions at the time of forming a thin film by reactive sputtering are adjusted, and the thin film is formed into a film so that it may become the desired refractive index n and extinction coefficient k. In order to make the phase shift film 2 into the range of the said refractive index n and the extinction coefficient k, only adjusting the ratio of the mixed gas of a rare gas and reactive gas (oxygen gas, nitrogen gas, etc.) when forming into a film by reactive sputtering not limited When forming a film by reactive sputtering, the pressure in the film formation chamber, the electric power applied to the sputtering target, and the positional relationship such as the distance between the target and the light-transmitting substrate 1 cover various fields. These film-forming conditions are unique to a film-forming apparatus, and are suitably adjusted so that the thin film to be formed may have desired refractive index n and extinction coefficient k.

위상 시프트막(2)의 막 두께는, 광학적인 성능을 확보하기 위해서, 65㎚ 이하이면 바람직하고, 62㎚ 이하이면 보다 바람직하다. 또한, 위상 시프트막(2)의 막 두께는, 원하는 위상차를 발생시키는 기능을 확보하기 위해서, 50㎚ 이상인 것이 바람직하고, 52㎚ 이상이이면 보다 바람직하다.In order to ensure optical performance, it is preferable in it being 65 nm or less, and, as for the film thickness of the phase shift film 2, it is more preferable in it being 62 nm or less. Moreover, in order to ensure the function which produces a desired phase difference, it is preferable that it is 50 nm or more, and, as for the film thickness of the phase shift film 2, it is more preferable in it being 52 nm or more.

위상 시프트막(2)은, 하프늄, 규소 및 산소를 함유하는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 위상 시프트막(2)은, 하프늄, 규소 및 산소의 합계 함유량이 90원자％ 이상이면 바람직하고, 95원자％ 이상이면 보다 바람직하며, 97원자％ 이상이면 더욱 바람직하다. 이에 의해, 투과율을 높일 수 있음과 함께, 산소를 함유시킴에 따른 막 두께의 증대를 억제할 수 있다. 또한, 위상 시프트막(2)은, 성막 시에 혼입하는 희 가스 및 불순물을 제외하고, 하프늄, 규소 및 산소만으로 구성되면 특히 바람직하다. 이 위상 시프트막(2)은, 붕소를 함유하는 염소계 가스, 바람직하게는 BCl3 가스와 Cl2 가스의 혼합 가스를 사용한 건식 에칭에 의해 패터닝이 가능하며, 후술하는 차광막(3)에 대하여, 충분한 에칭 선택성을 갖는다.It is preferable that the phase shift film 2 is formed from the material containing hafnium, a silicon, and oxygen. It is preferable that total content of hafnium, a silicon, and oxygen is 90 atomic% or more, as for this phase shift film 2, it is more preferable in it being 95 atomic% or more, It is still more preferable in it being 97 atomic% or more. Thereby, while being able to raise the transmittance|permeability, increase in the film thickness by containing oxygen can be suppressed. Moreover, when the phase shift film 2 is comprised only from hafnium, a silicon, and oxygen except the rare gas and impurities mixed in the case of film-forming, it is especially preferable. This phase shift film 2 can be patterned by dry etching using a chlorine-based gas containing boron, preferably a mixed gas of BCl 3 gas and Cl 2 gas, and is sufficient for light-shielding film 3 to be described later. It has etch selectivity.

위상 시프트막(2)의 산소의 함유량은, 투과율을 높이는 관점에서, 60원자％ 이상인 것이 바람직하고, 62 원자％ 이상이면 보다 바람직하다. 위상 시프트막(2)의 산소 함유량은, 막의 표면 조도를 저감시키는 관점에서, 67원자％ 이하인 것이 바람직하고, 66원자％ 이하이면 보다 바람직하다. 또한, 위상 시프트막(2)은, 상기 광학 특성을 충족하는 것이면, 반금속 원소, 비금속 원소, 금속 원소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 각각 3원자％ 이하의 범위까지는 더 함유하고 있어도 된다. 특히, 질소, 탄소, 수소와 같은 경원소는, 불가피하게 각각 5원자％ 이하의 범위까지는 허용된다.It is preferable that it is 60 atomic% or more from a viewpoint of raising a transmittance, and, as for content of oxygen of the phase shift film 2, it is more preferable in it being 62 atomic% or more. It is preferable that it is 67 atomic% or less from a viewpoint of reducing the surface roughness of a film|membrane, and, as for oxygen content of the phase shift film 2, it is more preferable in it being 66 atomic% or less. In addition, if the said optical characteristic is satisfy|filled, the phase shift film 2 may further contain 1 or more elements chosen from a semimetal element, a nonmetallic element, and a metal element to the range of 3 atomic% or less, respectively. In particular, light elements such as nitrogen, carbon, and hydrogen are unavoidably allowed up to 5 atomic% or less, respectively.

또한, 위상 시프트막(2)에 있어서의, 하프늄 및 규소의 합계 함유량에 대한 하프늄의 함유량의 원자％에 의한 비율(Hf/[Hf+Si] 비율)은, 0.4 이상인 것이 바람직하고, 0.5 이상인 것이 보다 바람직하다. 위상 시프트막(2)의 막 두께를 적정한 범위로 하기 위해서이다. 또한, 이 비율 Hf/[Hf+Si]는, 0.9 이하인 것이 바람직하고, 0.8 이하인 것이 보다 바람직하다. 위상 시프트막(2)의 투과율을 높이기 위해서이다.Moreover, it is preferable that the ratio (Hf/[Hf+Si] ratio) by atomic % of content of hafnium with respect to total content of hafnium and silicon in the phase shift film 2 (Hf/[Hf+Si] ratio) is 0.4 or more, and that it is 0.5 or more more preferably. It is in order to make the film thickness of the phase shift film 2 into an appropriate range. Moreover, it is preferable that it is 0.9 or less, and, as for this ratio Hf/[Hf+Si], it is more preferable that it is 0.8 or less. It is in order to raise the transmittance|permeability of the phase shift film|membrane 2.

위상 시프트막(2)은, 조성이 균일한 단층막인 것이 바람직하지만, 반드시 이것에 한정되는 것이 아니라, 복수층으로 형성되는 것이어도 되며, 두께 방향에서 조성 경사진 구성이어도 된다.Although it is preferable that the phase shift film 2 is a single-layer film with a uniform composition, it is not necessarily limited to this, It may be formed in multiple layers, and the structure inclination of a composition in the thickness direction may be sufficient.

또한, 위상 시프트막(2)은, 막 중의 모든 영역에서 상기 Hf/[Hf+Si] 비율, 굴절률 n, 및 소쇠 계수 k의 범위를 충족할 필요는 없다. 위상 시프트막(2)은, 그 전체를 균일한 하나의 막으로 간주한 경우에, 상기 Hf/[Hf+Si] 비율, 굴절률 n, 및 소쇠 계수 k의 범위를 충족하는 것이면 된다. 위상 시프트막(2)이 다층 구조인 경우, 그것을 구성하는 모든 층이 상기 Hf/[Hf+Si] 비율, 굴절률 n, 및 소쇠 계수 k의 범위를 충족할 필요는 없다. 위상 시프트막(2)의 전체를 하나의 막으로 간주한 경우에, 상기 Hf/[Hf+Si] 비율, 굴절률 n, 및 소쇠 계수 k의 범위를 충족하면 된다. 예를 들어, 위상 시프트막(2)을 복수층으로 형성하고, 최상층(위상 시프트막(2)의 투광성 기판(1)측과는 반대측의 표면 층)을 규소와 산소를 주성분으로 하는 재료(규소와 산소의 합계 함유량이 80원자％ 이상)로 형성한 구성으로 해도 된다.In addition, it is not necessary for the phase shift film 2 to satisfy|fill the range of the said Hf/[Hf+Si] ratio, refractive index n, and extinction coefficient k in all the areas|regions in a film|membrane. The phase shift film 2 should just satisfy the range of the said Hf/[Hf+Si] ratio, refractive index n, and extinction coefficient k, when the whole is considered as one uniform film|membrane. When the phase shift film 2 has a multilayer structure, it is not necessary for all the layers constituting it to satisfy the ranges of the Hf/[Hf+Si] ratio, the refractive index n, and the extinction coefficient k. What is necessary is just to satisfy the range of the said Hf/[Hf+Si] ratio, refractive index n, and extinction coefficient k, when the whole of the phase shift film 2 is considered as one film|membrane. For example, the phase shift film 2 is formed in multiple layers, and the uppermost layer (the surface layer on the side opposite to the translucent substrate 1 side of the phase shift film 2) is a material (silicon) containing silicon and oxygen as main components. and the total content of oxygen is 80 atomic% or more).

[차광막][Light-shielding film]

마스크 블랭크(100)는, 위상 시프트막(2) 위에 차광막(3)을 구비한다. 일반적으로, 위상 시프트 마스크에서는, 전사 패턴이 형성되는 영역(전사 패턴 형성 영역)의 외주 영역은, 노광 장치를 사용하여 반도체 웨이퍼 위의 레지스트막에 노광 전사했을 때에 외주 영역을 투과한 노광광에 의한 영향을 레지스트막이 받지 않도록, 소정값 이상의 광학 농도(OD)를 확보하는 것이 요구되고 있다. 위상 시프트 마스크의 외주 영역은, OD가 2.8 이상이면 바람직하고, 3.0 이상이면 보다 바람직하다. 상술한 바와 같이, 위상 시프트막(2)은 소정의 투과율로 노광광을 투과하는 기능을 갖고 있으며, 위상 시프트막(2)만으로는 소정값의 광학 농도를 확보하는 것은 곤란하다. 이 때문에, 마스크 블랭크(100)를 제조하는 단계에서 위상 시프트막(2)의 위에, 부족한 광학 농도를 확보하기 위해서 차광막(3)을 적층해 두는 것이 필요해진다. 이와 같은 마스크 블랭크(100)의 구성으로 함으로써, 위상 시프트 마스크(200)(도 2 참조)를 제조하는 도중에, 위상 시프트 효과를 사용하는 영역(기본적으로 전사 패턴 형성 영역)의 차광막(3)을 제거하면, 외주 영역에 소정값의 광학 농도가 확보된 위상 시프트 마스크(200)를 제조할 수 있다.The mask blank 100 is equipped with the light shielding film 3 on the phase shift film 2 . Generally, in a phase shift mask, the outer periphery area of the area|region (transfer pattern formation area) in which a transfer pattern is formed is the exposure light which transmitted through the outer periphery area|region when exposure transfer was carried out to the resist film on a semiconductor wafer using an exposure apparatus. It is calculated|required that the optical density (OD) of a predetermined value or more is ensured so that a resist film may not be affected. It is preferable that OD is 2.8 or more, and, as for the outer peripheral area|region of a phase shift mask, it is more preferable in it being 3.0 or more. As mentioned above, the phase shift film|membrane 2 has the function which transmits exposure light with a predetermined transmittance|permeability, and it is difficult to ensure the optical density of a predetermined value only with the phase shift film|membrane 2. For this reason, in order to ensure insufficient optical density on the phase shift film 2 at the stage of manufacturing the mask blank 100, it becomes necessary to laminate|stack the light shielding film 3. By setting it as such a structure of the mask blank 100, the light shielding film 3 of the area|region (basically transfer pattern formation area) using a phase shift effect is removed during manufacture of the phase shift mask 200 (refer FIG. 2). If it does, the phase shift mask 200 by which the optical density of a predetermined value was ensured in the outer peripheral area|region can be manufactured.

차광막(3)은, 단층 구조 및 2층 이상의 적층 구조의 모두에 적용 가능하다. 또한, 단층 구조의 차광막(3) 및 2층 이상의 적층 구조의 차광막(3)의 각 층은, 막 또는 층의 두께 방향에서 거의 동일한 조성인 구성이어도, 층의 두께 방향에서 조성 경사진 구성이어도 된다.The light-shielding film 3 is applicable to both a single-layer structure and a laminated structure of two or more layers. In addition, each layer of the light-shielding film 3 of a single-layer structure and the light-shielding film 3 of a laminated structure of two or more layers may have a structure with substantially the same composition in the thickness direction of a film|membrane or layer, or a composition inclined structure in the thickness direction of a layer may be sufficient. .

도 1에 기재된 형태에 있어서의 마스크 블랭크(100)는, 위상 시프트막(2)의 위에, 다른 막을 통하지 않고 차광막(3)을 적층한 구성으로 하고 있다. 이 구성의 경우의 차광막(3)은, 위상 시프트막(2)에 패턴을 형성할 때에 사용되는 에칭 가스에 대하여 충분한 에칭 선택성을 갖는 재료를 적용할 필요가 있다. 이 경우의 차광막(3)은, 크롬을 함유하는 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 차광막(3)을 형성하는 크롬을 함유하는 재료로서는, 크롬 금속 외에, 크롬에 산소, 질소, 탄소, 붕소 및 불소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료를 들 수 있다.The mask blank 100 in the form of FIG. 1 is set as the structure which laminated|stacked the light shielding film 3 on the phase shift film 2 without passing through another film|membrane. The light-shielding film 3 in the case of this structure needs to apply the material which has sufficient etching selectivity with respect to the etching gas used when forming a pattern in the phase shift film 2 . The light shielding film 3 in this case is preferably formed of a material containing chromium. Examples of the chromium-containing material for forming the light-shielding film 3 include, in addition to chromium metal, a material containing chromium with one or more elements selected from oxygen, nitrogen, carbon, boron and fluorine.

일반적으로, 크롬계 재료는, 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스로 에칭되지만, 크롬 금속은 이 에칭 가스에 대한 에칭 레이트가 그다지 높지 않다. 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스의 에칭 가스에 대한 에칭 레이트를 높이는 점을 고려하면, 차광막(3)을 형성하는 재료로서는, 크롬에 산소, 질소, 탄소, 붕소 및 불소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료가 바람직하다. 또한, 차광막(3)을 형성하는 크롬을 함유하는 재료에 몰리브덴, 인듐 및 주석 중 1 이상의 원소를 함유시켜도 된다. 몰리브덴, 인듐 및 주석 중 1 이상의 원소를 함유시킴으로써, 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스에 대한 에칭 레이트를 보다 빠르게 할 수 있다.In general, a chromium-based material is etched with a mixed gas of a chlorine-based gas and an oxygen gas, but the chromium metal does not have a very high etching rate with respect to this etching gas. Considering that the etching rate of the chlorine-based gas and oxygen gas mixture gas is increased with respect to the etching gas, as a material for forming the light-shielding film 3, one or more elements selected from oxygen, nitrogen, carbon, boron and fluorine are added to chromium. The containing material is preferable. In addition, you may make the material containing chromium which forms the light-shielding film 3 contain one or more elements among molybdenum, indium, and tin. By containing at least one element among molybdenum, indium, and tin, the etching rate with respect to the mixed gas of chlorine-based gas and oxygen gas can be made faster.

또한, 위상 시프트막(2)을 형성하는 재료와의 사이에서 건식 에칭에 대한 에칭 선택성이 얻어지는 것이면, 규소를 함유하는 재료로 차광막(3)을 형성해도 된다. 특히, 전이 금속과 규소를 함유하는 재료는 차광 성능이 높고, 차광막(3)의 두께를 얇게 하는 것이 가능하다. 차광막(3)에 함유시키는 전이 금속으로서는, 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 하프늄(Hf), 니켈(Ni), 바나듐(V), 지르코늄(Zr), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 아연(Zn), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd) 등 중 어느 하나의 금속 또는 이들 금속의 합금을 들 수 있다. 차광막(3)에 함유시키는 전이 금속 원소 이외의 금속 원소로서는, 알루미늄(Al), 인듐(In), 주석(Sn) 및 갈륨(Ga) 등을 들 수 있다.Moreover, as long as the etching selectivity with respect to dry etching is acquired between the material which forms the phase shift film 2, you may form the light shielding film 3 with the material containing a silicon. In particular, a material containing a transition metal and silicon has a high light-shielding performance, and it is possible to reduce the thickness of the light-shielding film 3 . Examples of the transition metal contained in the light shielding film 3 include molybdenum (Mo), tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), chromium (Cr), hafnium (Hf), nickel (Ni), and vanadium (V). , zirconium (Zr), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), zinc (Zn), niobium (Nb), palladium (Pd), any one of metals or alloys of these metals. Aluminum (Al), indium (In), tin (Sn), gallium (Ga), etc. are mentioned as metal elements other than the transition metal element contained in the light shielding film 3 .

한편, 차광막(3)은, 위상 시프트막(2)측으로부터, 크롬을 함유하는 층과 전이 금속과 규소를 함유하는 층을 이 순서대로 적층한 구조를 구비해도 된다. 이 경우에 있어서의 크롬을 함유하는 층 및 전이 금속과 규소를 함유하는 층의 재료 의 구체적인 사항에 대해서는, 상기 차광막(3)의 경우와 마찬가지이다.In addition, the light shielding film 3 may be equipped with the structure which laminated|stacked the layer containing chromium, the layer containing a transition metal, and silicon in this order from the phase shift film 2 side. In this case, the specific details of the material of the layer containing chromium and the layer containing transition metal and silicon are the same as in the case of the light-shielding film 3 above.

[하드마스크막][Hard Mask Film]

하드마스크막(4)은, 차광막(3)의 표면에 접하여 마련되어 있다. 하드마스크막(4)은, 차광막(3)을 에칭할 때에 사용되는 에칭 가스에 대하여 에칭 내성을 갖는 재료로 형성된 막이다. 이 하드마스크막(4)은, 차광막(3)에 패턴을 형성하기 위한 건식 에칭이 끝날 때까지의 동안, 에칭 마스크로서 기능할 수 있는 막의 두께만 있으면 충분하며, 기본적으로 광학 특성의 제한을 받지 않는다. 이 때문에, 하드마스크막(4)의 두께는 차광막(3)의 두께에 비하여 대폭 얇게 할 수 있다.The hard mask film 4 is provided in contact with the surface of the light shielding film 3 . The hard mask film 4 is a film formed of a material having etching resistance to the etching gas used when etching the light shielding film 3 . The hard mask film 4 needs only a thickness of a film that can function as an etching mask until the dry etching for forming a pattern on the light shielding film 3 is finished, and is basically not limited by optical properties. does not For this reason, the thickness of the hard mask film 4 can be made significantly thinner than the thickness of the light shielding film 3 .

이 하드마스크막(4)은, 차광막(3)이 크롬을 함유하는 재료로 형성되어 있는 경우에는, 규소를 함유하는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우의 하드마스크막(4)은, 유기계 재료의 레지스트막과의 밀착성이 낮은 경향이 있기 때문에, 하드마스크막(4)의 표면을 HMDS(Hexamethyldisilazane) 처리를 실시하고, 표면의 밀착성을 향상시키는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우의 하드마스크막(4)은, SiO2, SiN, SiON 등으로 형성되면 보다 바람직하다.The hard mask film 4 is preferably formed of a silicon-containing material when the light-shielding film 3 is formed of a chromium-containing material. In addition, since the hard mask film 4 in this case tends to have low adhesion with the resist film of an organic material, the surface of the hard mask film 4 is subjected to HMDS (Hexamethyldisilazane) treatment to improve the adhesion of the surface. It is desirable to improve Further, the hard mask film 4 in this case is more preferably formed of SiO 2 , SiN, SiON, or the like.

또한, 차광막(3)이 크롬을 함유하는 재료로 형성되어 있는 경우에 있어서의 하드마스크막(4)의 재료로서, 상기 외에, 탄탈을 함유하는 재료도 적용 가능하다. 이 경우에 있어서의 탄탈을 함유하는 재료로서는, 탄탈 금속 외에, 탄탈에 질소, 산소, 붕소 및 탄소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유시킨 재료 등을 들 수 있다. 예를 들어, Ta, TaN, TaO, TaON, TaBN, TaBO, TaBON, TaCN, TaCO, TaCON, TaBCN, TaBOCN 등을 들 수 있다. 또한, 하드마스크막(4)은, 차광막(3)이 규소를 함유하는 재료로 형성되어 있는 경우, 상기한 크롬을 함유하는 재료로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, as the material of the hard mask film 4 in the case where the light-shielding film 3 is formed of a material containing chromium, in addition to the above, a material containing a tantalum is applicable. Examples of the material containing tantalum in this case include, in addition to tantalum metal, a material in which tantalum contains at least one element selected from nitrogen, oxygen, boron and carbon. For example, Ta, TaN, TaO, TaON, TaBN, TaBO, TaBON, TaCN, TaCO, TaCON, TaBCN, TaBOCN, etc. are mentioned. In addition, when the light shielding film 3 is formed of the material containing silicon, it is preferable that the hardmask film 4 is formed of the material containing said chromium.

마스크 블랭크(100)에 있어서, 하드마스크막(4)의 표면에 접하여, 유기계 재료의 레지스트막이 100㎚ 이하의 막 두께로 형성되어 있는 것이 바람직하다. DRAM hp32㎚ 세대에 대응하는 미세 패턴의 경우, 하드마스크막(4)에 형성해야 할 전사 패턴(위상 시프트 패턴)에, 선 폭이 40㎚인 SRAF(Sub-Resolution Assist Feature)가 마련되는 경우가 있다. 그러나, 이 경우에도, 레지스트 패턴의 단면 애스펙트비를 1:2.5로 낮게 할 수 있으므로, 레지스트막의 현상 시, 린스 시 등에 레지스트 패턴이 도괴나 탈리하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 레지스트막은, 막 두께가 80㎚ 이하이면 보다 바람직하다.In the mask blank 100 , it is preferable that a resist film made of an organic material is formed with a film thickness of 100 nm or less in contact with the surface of the hard mask film 4 . In the case of a fine pattern corresponding to the DRAM hp32nm generation, there is a case in which a SRAF (Sub-Resolution Assist Feature) having a line width of 40 nm is provided in the transfer pattern (phase shift pattern) to be formed on the hard mask film 4 . there is. However, even in this case, since the cross-sectional aspect ratio of the resist pattern can be reduced to 1:2.5, it is possible to suppress the resist pattern from collapsing or detaching during development or rinsing of the resist film. Moreover, as for a resist film, it is more preferable that a film thickness is 80 nm or less.

[레지스트막][resist film]

마스크 블랭크(100)에 있어서, 하드마스크막(4)의 표면에 접하여, 유기계 재료의 레지스트막이 100㎚ 이하의 막 두께로 형성되어 있는 것이 바람직하다. DRAM hp32㎚ 세대에 대응하는 미세 패턴의 경우, 차광막(3)에 형성해야 할 차광 패턴에, 선 폭이 40㎚인 SRAF(Sub-Resolution Assist Feature)가 마련되는 경우가 있다. 그러나, 이 경우에도 상술한 바와 같이 하드마스크막(4)을 형성함으로써 레지스트막의 막 두께를 억제할 수 있고, 이에 의해 이 레지스트막으로 구성된 레지스트 패턴의 단면 애스펙트비를 1:2.5로 낮게 할 수 있다. 따라서, 레지스트막의 현상 시, 린스 시 등에 레지스트 패턴이 도괴나 탈리하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 레지스트막은, 막 두께가 80㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다. 레지스트막은, 전자선 묘화 노광용 레지스트이면 바람직하고, 그 레지스트가 화학 증폭형이이면 보다 더 바람직하다.In the mask blank 100 , it is preferable that a resist film made of an organic material is formed with a film thickness of 100 nm or less in contact with the surface of the hard mask film 4 . In the case of a fine pattern corresponding to the DRAM hp32nm generation, a SRAF (Sub-Resolution Assist Feature) having a line width of 40 nm may be provided in the light-shielding pattern to be formed on the light-shielding film 3 . However, even in this case, the film thickness of the resist film can be suppressed by forming the hard mask film 4 as described above, whereby the cross-sectional aspect ratio of the resist pattern composed of the resist film can be reduced to 1:2.5. . Accordingly, it is possible to suppress the resist pattern from collapsing or detaching during development or rinsing of the resist film. Moreover, as for a resist film, it is more preferable that the film thickness is 80 nm or less. It is preferable that a resist film is a resist for electron beam drawing exposure, and it is still more preferable that the resist is a chemically amplified type.

[마스크 블랭크의 제조 수순][Production procedure of mask blank]

이상의 구성 마스크 블랭크(100)는, 다음과 같은 수순으로 제조한다. 우선, 투광성 기판(1)을 준비한다. 이 투광성 기판(1)은, 단부면 및 주 표면이 소정의 표면 조도(예를 들어, 한 변이 1㎛인 사각형의 내측 영역 내에 있어서 제곱 평균 평방근 거칠기 Rq가 0.2㎚ 이하)로 연마되고, 그 후, 소정의 세정 처리 및 건조 처리가 실시된 것이다.The above constituent mask blank 100 is manufactured in the following procedure. First, the translucent substrate 1 is prepared. The light-transmitting substrate 1 is polished to a predetermined surface roughness (for example, a root mean square roughness Rq of 0.2 nm or less in an inner region of a square having a side of 1 µm) on the end surface and the main surface, and thereafter , which have been subjected to predetermined washing treatment and drying treatment.

다음으로, 이 투광성 기판(1) 위에 스퍼터링법에 의해 위상 시프트막(2)을 성막한다. 위상 시프트막(2)을 성막한 후에는, 소정의 가열 온도에서의 어닐 처리를 적절히 행한다. 다음으로, 위상 시프트막(2) 위에 스퍼터링법에 의해 상기 차광막(3)을 성막한다. 그리고, 차광막(3) 위에 스퍼터링법에 의해, 상기 하드마스크막(4)을 성막한다. 스퍼터링법에 의한 성막에 있어서는, 상기 각 막을 구성하는 재료를 소정의 조성비로 함유하는 스퍼터링 타깃 및 스퍼터링 가스를 사용하고, 더욱 필요에 따라 상술한 희 가스와 반응성 가스의 혼합 가스를 스퍼터링 가스로서 사용한 성막을 행한다. 이 후, 이 마스크 블랭크(100)가 레지스트막을 갖는 것인 경우에는, 필요에 따라 하드마스크막(4)의 표면에 대하여 HMDS(Hexamethyldisilazane) 처리를 실시한다. 그리고, HMDS 처리가 된 하드마스크막(4)의 표면 위에, 스핀 코트법 등의 도포법에 의해 레지스트막을 형성하고, 마스크 블랭크(100)를 완성시킨다.Next, on this translucent board|substrate 1, the phase shift film 2 is formed into a film by sputtering method. After forming the phase shift film 2 into a film, the annealing process in predetermined|prescribed heating temperature is performed suitably. Next, on the phase shift film 2, the said light shielding film 3 is formed into a film by sputtering method. Then, the hard mask film 4 is formed on the light shielding film 3 by sputtering. In the film formation by the sputtering method, a sputtering target and a sputtering gas containing the materials constituting the respective films in a predetermined composition ratio are used, and further, if necessary, a film formation using a mixture gas of the above-mentioned rare gas and reactive gas as the sputtering gas. do Thereafter, when the mask blank 100 has a resist film, the surface of the hard mask film 4 is subjected to HMDS (Hexamethyldisilazane) treatment as necessary. Then, on the surface of the hard mask film 4 subjected to the HMDS treatment, a resist film is formed by a coating method such as a spin coating method to complete the mask blank 100 .

<위상 시프트 마스크의 제조 방법><Manufacturing method of phase shift mask>

도 2에, 상기 실시 형태의 마스크 블랭크(100)로 제조되는 본 발명의 실시 형태에 따른 위상 시프트 마스크(200)와 그 제조 공정을 나타낸다. 도 2의 (g)에 도시된 바와 같이, 위상 시프트 마스크(200)는, 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(2)에 전사 패턴인 위상 시프트 패턴(2a)이 형성되고, 차광막(3)에 차광대를 포함하는 패턴을 갖는 차광 패턴(3b)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 마스크 블랭크(100)에 하드마스크막(4)이 마련되어 있는 구성의 경우, 이 위상 시프트 마스크(200)의 작성 도중에 하드마스크막(4)은 제거된다.2, the phase shift mask 200 which concerns on embodiment of this invention manufactured from the mask blank 100 of the said embodiment, and its manufacturing process are shown. As shown in FIG.2(g), as for the phase shift mask 200, the phase shift pattern 2a which is a transfer pattern is formed in the phase shift film 2 of the mask blank 100, The light shielding film 3 It is characterized in that a light-shielding pattern 3b having a pattern including a light-shielding band is formed thereon. In the case of the structure in which the hard mask film 4 is provided in the mask blank 100, the hard mask film 4 is removed in the middle of creation of this phase shift mask 200. As shown in FIG.

본 발명의 실시 형태에 따른 위상 시프트 마스크(200)의 제조 방법은, 상기한 마스크 블랭크(100)를 사용하는 것이며, 건식 에칭에 의해 차광막(3)에 전사 패턴을 형성하는 공정과, 전사 패턴을 갖는 차광막(3)을 마스크로 하는 건식 에칭에 의해 위상 시프트막(2)에 전사 패턴을 형성하는 공정과, 차광 패턴을 갖는 레지스트막(레지스트 패턴(6b))을 마스크로 하는 건식 에칭에 의해 차광막(3)에 차광 패턴(3b)을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 이하, 도 2에 도시한 제조 공정에 따라서, 본 발명의 위상 시프트 마스크(200)의 제조 방법을 설명한다. 또한, 여기에서는, 차광막(3) 위에 하드마스크막(4)이 적층된 마스크 블랭크(100)를 사용한 위상 시프트 마스크(200)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 또한, 차광막(3)에는 크롬을 함유하는 재료를 적용하고, 하드마스크막(4)에는 규소를 함유하는 재료를 적용한 경우에 대하여 설명한다.The manufacturing method of the phase shift mask 200 which concerns on embodiment of this invention uses the above-mentioned mask blank 100, The process of forming a transfer pattern in the light shielding film 3 by dry etching, A transfer pattern The process of forming a transfer pattern in the phase shift film 2 by dry etching which uses the light-shielding film 3 which has as a mask, A light-shielding film by dry etching which uses the resist film (resist pattern 6b) which has a light-shielding pattern as a mask. It is characterized in that the step of forming the light-shielding pattern 3b is provided in (3). Hereinafter, according to the manufacturing process shown in FIG. 2, the manufacturing method of the phase shift mask 200 of this invention is demonstrated. In addition, here, the manufacturing method of the phase shift mask 200 using the mask blank 100 by which the hard mask film 4 was laminated|stacked on the light shielding film 3 is demonstrated. In addition, the case where a material containing chromium is applied to the light shielding film 3 and a material containing a silicon is applied to the hard mask film 4 is demonstrated.

우선, 마스크 블랭크(100)에 있어서의 하드마스크막(4)에 접하여, 레지스트막을 스핀 도포법에 의해 형성한다. 다음으로, 레지스트막에 대하여, 위상 시프트막(2)에 형성해야 할 전사 패턴(위상 시프트 패턴)인 제1 패턴을 전자선으로 노광 묘화하고, 또한 현상 처리 등의 소정의 처리를 행하여, 위상 시프트 패턴을 갖는 제1 레지스트 패턴(5a)을 형성하였다(도 2의 (a) 참조). 계속해서, 제1 레지스트 패턴(5a)을 마스크로 하여, 불소계 가스를 사용한 건식 에칭을 행하고, 하드마스크막(4)에 제1 패턴(하드마스크 패턴(4a))을 형성하였다(도 2의 (b) 참조).First, in contact with the hard mask film 4 in the mask blank 100, a resist film is formed by a spin coating method. Next, with respect to a resist film, the 1st pattern which is a transfer pattern (phase shift pattern) which should be formed in the phase shift film 2 is exposed and drawn with an electron beam, and predetermined processes, such as a development process, are further performed, and a phase shift pattern A first resist pattern 5a having Then, using the first resist pattern 5a as a mask, dry etching was performed using a fluorine-based gas, and a first pattern (hardmask pattern 4a) was formed on the hard mask film 4 (Fig. 2 ( b) see).

다음으로, 레지스트 패턴(5a)을 제거하고 나서, 하드마스크 패턴(4a)을 마스크로 하여, 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스를 사용한 건식 에칭을 행하고, 차광막(3)에 제1 패턴(차광 패턴(3a))을 형성한다(도 2의 (c) 참조). 계속해서, 차광 패턴(3a)을 마스크로 하여, 붕소를 함유하는 염소계 가스를 사용한 건식 에칭을 행하여, 위상 시프트막(2)에 제1 패턴(위상 시프트 패턴(2a))을 형성하고, 또한 하드마스크 패턴(4a)을 제거하였다(도 2의 (d) 참조).Next, after removing the resist pattern 5a, dry etching is performed using a mixed gas of chlorine-based gas and oxygen gas using the hard mask pattern 4a as a mask, and the first pattern (light-shielding pattern) is applied to the light-shielding film 3 . (3a)) is formed (see Fig. 2(c)). Then, the light-shielding pattern 3a is made into a mask, the dry etching using the chlorine-type gas containing boron is performed, the 1st pattern (phase shift pattern 2a) is formed in the phase shift film 2, and hard The mask pattern 4a was removed (refer to FIG. 2(d)).

다음으로, 마스크 블랭크(100) 위에 레지스트막을 스핀 도포법에 의해 형성하였다. 다음으로, 레지스트막에 대하여, 차광막(3)에 형성해야 할 패턴(차광 패턴)인 제2 패턴을 전자선으로 노광 묘화하고, 또한 현상 처리 등의 소정의 처리를 행하여, 차광 패턴을 갖는 제2 레지스트 패턴(6b)을 형성하였다(도 2의 (e) 참조). 계속해서, 제2 레지스트 패턴(6b)을 마스크로 하여, 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스를 사용한 건식 에칭을 행하고, 차광막(3)에 제2 패턴(차광 패턴(3b))을 형성하였다(도 2의 (f) 참조). 또한, 제2 레지스트 패턴(6b)을 제거하고, 세정 등의 소정의 처리를 거쳐서, 위상 시프트 마스크(200)를 얻었다(도 2의 (g) 참조).Next, a resist film was formed on the mask blank 100 by spin coating. Next, with respect to the resist film, a second pattern, which is a pattern (light-shielding pattern) to be formed on the light-shielding film 3, is exposed and drawn with an electron beam, and a predetermined process such as development is performed to provide a second resist having a light-shielding pattern. A pattern 6b was formed (see Fig. 2(e)). Then, using the second resist pattern 6b as a mask, dry etching was performed using a mixed gas of chlorine-based gas and oxygen gas to form a second pattern (light-shielding pattern 3b) on the light-shielding film 3 (Fig. See (f) of 2). Moreover, the 2nd resist pattern 6b was removed and the phase shift mask 200 was obtained through predetermined processes, such as washing|cleaning (refer FIG.2(g)).

상기한 건식 에칭으로 사용되는 염소계 가스로서는, Cl이 포함되어 있으면 특별히 제한은 없다. 예를 들어, Cl2, SiCl2, CHCl3, CH2Cl2, CCl4, BCl3 등을 들 수 있다. 또한, 상기 건식 에칭으로 사용되는 붕소를 함유하는 염소계 가스로서는, B와 Cl이 포함되어 있으면 특별히 제한은 없다. 예를 들어, BCl3 등을 들 수 있다. 특히, BCl3 가스와 Cl2 가스의 혼합 가스는, 하프늄에 대한 에칭 레이트가 비교적 높기 때문에, 바람직하다.The chlorine-based gas used in the dry etching described above is not particularly limited as long as Cl is contained. For example, Cl 2 , SiCl 2 , CHCl 3 , CH 2 Cl 2 , CCl 4 , BCl 3 and the like can be mentioned. In addition, there is no restriction|limiting in particular as long as B and Cl are contained as a chlorine-type gas containing boron used in the said dry etching. For example, BCl 3 etc. are mentioned. In particular, a mixed gas of BCl 3 gas and Cl 2 gas is preferable because the etching rate for hafnium is relatively high.

도 2에 도시한 제조 방법에 의해 제조된 위상 시프트 마스크(200)는, 투광성 기판(1) 위에 전사 패턴을 갖는 위상 시프트막(2)(위상 시프트 패턴(2a))을 구비한 위상 시프트 마스크이다.The phase shift mask 200 manufactured by the manufacturing method shown in FIG. 2 is a phase shift mask provided with the phase shift film 2 (phase shift pattern 2a) which has a transfer pattern on the translucent board|substrate 1 .

이와 같이 위상 시프트 마스크(200)를 제조함으로써, ArF 엑시머 레이저의 노광광에 대한 위상 시프트 효과를 높일 수 있음과 함께, 노광 마진을 확보할 수 있고, 광학적인 성능이 양호한 위상 시프트 마스크(200)를 얻을 수 있다.By manufacturing the phase shift mask 200 in this way, the phase shift effect with respect to the exposure light of the ArF excimer laser can be increased, the exposure margin can be secured, and the phase shift mask 200 with good optical performance. can be obtained

또한, 본 발명의 반도체 디바이스의 제조 방법은, 상기한 위상 시프트 마스크(200)를 사용하여, 반도체 기판 위의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.Moreover, the manufacturing method of the semiconductor device of this invention is provided with the process of exposing and transferring a transfer pattern to the resist film on a semiconductor substrate using the said phase shift mask 200, It is characterized by the above-mentioned.

본 발명의 위상 시프트 마스크(200)나 마스크 블랭크(100)는, 상기한 바와 같은 효과를 갖기 때문에, ArF 엑시머 레이저를 노광광으로 하는 노광 장치의 마스크 스테이지에 위상 시프트 마스크(200)를 세트하고, 반도체 디바이스 위의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사할 때, 반도체 디바이스 위의 레지스트막에, 높은 CD 면내 균일성(CD Uniformity)으로 전사 패턴을 전사할 수 있다. 이 때문에, 이 레지스트막의 패턴을 마스크로 하여, 그 하층막을 건식 에칭하여 회로 패턴을 형성한 경우, CD 면내 균일성의 저하에 기인하는 배선 단락이나 단선이 없는 고정밀도의 회로 패턴을 형성할 수 있다.Since the phase shift mask 200 or the mask blank 100 of the present invention has the same effects as described above, the phase shift mask 200 is set on the mask stage of an exposure apparatus using an ArF excimer laser as exposure light, When the transfer pattern is transferred by exposure to the resist film on the semiconductor device, the transfer pattern can be transferred to the resist film on the semiconductor device with high CD uniformity. For this reason, when a circuit pattern is formed by dry-etching the underlayer film using the pattern of the resist film as a mask, a circuit pattern with high precision can be formed without short circuit or disconnection of wiring due to a decrease in CD in-plane uniformity.

실시예Example

이하, 본 발명의 실시 형태를 더욱 구체적으로 설명하기 위한, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에 대하여 설명한다.Hereinafter, Examples 1-4 and Comparative Examples 1-4 for demonstrating more concretely embodiment of this invention are demonstrated.

<실시예 1><Example 1>

[마스크 블랭크의 제조][Production of mask blank]

도 1을 참조하여, 주 표면의 치수가 약 152㎜×약 152㎜이고, 두께가 약 6.35㎜인 합성 석영 유리로 구성되는 투광성 기판(1)을 준비하였다. 이 투광성 기판(1)은, 단부면 및 주 표면이 소정의 표면 조도(Rq로 0.2㎚ 이하)로 연마되고, 그 후, 소정의 세정 처리 및 건조 처리가 실시되어 있다. 분광 엘립소미터(J. A. Woollam사 제조 M-2000D)를 사용하여 투광성 기판(1)의 각 광학 특성을 측정한바, 파장 193㎚의 광에 있어서의 굴절률은 1.556, 소쇠 계수는 0.000이었다.Referring to Fig. 1, a light-transmitting substrate 1 composed of synthetic quartz glass having a main surface dimension of about 152 mm x about 152 mm and a thickness of about 6.35 mm was prepared. The translucent substrate 1 has an end face and a main surface polished to a predetermined surface roughness (0.2 nm or less in Rq), and then is subjected to a predetermined washing treatment and drying treatment. Each optical characteristic of the translucent substrate 1 was measured using a spectroscopic ellipsometer (M-2000D manufactured by J. A. Woollam), and as a result, the refractive index for light having a wavelength of 193 nm was 1.556 and the extinction coefficient was 0.000.

다음으로, 매엽식 RF 스퍼터링 장치 내에 투광성 기판(1)을 설치하고, HfO2 타깃과 SiO2 타깃을 사용하여, 아르곤(Ar) 가스를 스퍼터링 가스로 하는 반응성 스퍼터링(RF 스퍼터링)에 의해, 투광성 기판(1) 위에 하프늄, 규소 및 산소로 구성되는 위상 시프트막(2)을 55㎚의 두께로 형성하였다.Next, the translucent substrate 1 is installed in the single-wafer RF sputtering apparatus, and the translucent substrate is performed by reactive sputtering (RF sputtering) using an HfO 2 target and an SiO 2 target as a sputtering gas using argon (Ar) gas. (1) The phase shift film 2 comprised on hafnium, a silicon, and oxygen was formed in thickness of 55 nm.

다음으로, 이 위상 시프트막(2)이 형성된 투광성 기판(1)에 대하여, 위상 시프트막(2)의 막응력을 저감시키기 위한 가열 처리를 행하였다. 위상 시프트량 측정 장치(레이저텍사 제조 MPM193)를 사용하여, 가열 처리 후의 위상 시프트막(2)의 파장 193㎚의 광에 대한 투과율과 위상차를 측정한바, 투과율이 27.6％, 위상차가 177.2도(deg)였다. 또한, 분광 엘립소미터(J. A. Woollam사 제조 M-2000D)를 사용하여 위상 시프트막(2)의 각 광학 특성을 측정한바, 파장 193㎚의 광에 있어서의 굴절률 n은 2.769, 소쇠 계수 k는 0.259였다. 다른 투광성 기판 위에 동일한 성막 조건에서 위상 시프트막을 형성하였다. 또한, 그 위상 시프트막에 대하여, X선 광전자 분광법에 의한 분석(XPS 분석)을 행하였다. 그 결과, 위상 시프트막의 조성은, Hf:Si:O=25.5:8.6:65.9(원자％비)였다. 또한, Hf/[Hf+Si] 비율은, 0.75였다.Next, the heat processing for reducing the film|membrane stress of the phase shift film 2 was performed with respect to the translucent board|substrate 1 with which this phase shift film 2 was formed. When the transmittance|permeability and phase difference with respect to the light of wavelength 193nm of the phase shift film 2 after heat processing were measured using the phase shift amount measuring apparatus (MPM193 by Lasertech Corporation), the transmittance|permeability is 27.6%, and a phase difference is 177.2 degrees (deg). ) was. Moreover, when each optical characteristic of the phase shift film 2 was measured using the spectroscopic ellipsometer (M-2000D by J. A. Woollam), refractive index n in the light of wavelength 193 nm is 2.769, and extinction coefficient k is 0.259. it was The phase shift film was formed on the same film-forming conditions on another translucent board|substrate. Moreover, the analysis (XPS analysis) by the X-ray photoelectron spectroscopy was performed about the phase shift film. As a result, the composition of the phase shift film was Hf:Si:O=25.5:8.6:65.9 (atomic % ratio). In addition, the Hf/[Hf+Si] ratio was 0.75.

다음으로, 매엽식 RF 스퍼터링 장치 내에 위상 시프트막(2)이 형성된 투광성 기판(1)을 설치하고, 크롬(Cr) 타깃을 사용하여, 아르곤(Ar), 이산화탄소(CO2) 및 헬륨(He)의 혼합 가스 분위기에서의 반응성 스퍼터링(RF 스퍼터링)을 행하였다. 이에 의해, 위상 시프트막(2)에 접하여, 크롬, 산소 및 탄소로 구성되는 차광막(CrOC막)(3)을 49㎚의 막 두께로 형성하였다. 다른 투광성 기판 위에 동일한 성막 조건에서 차광막을 형성하였다. 또한, 그 차광막에 대하여, X선 광전자 분광법에 의한 분석(XPS 분석)을 행하였다. 그 결과, 차광막의 조성은, Cr:O:C=70.8:15.1:14.1(원자％비)이었다.Next, the translucent substrate 1 on which the phase shift film 2 was formed is installed in the single-wafer RF sputtering apparatus, and using a chromium (Cr) target, argon (Ar), carbon dioxide (CO 2 ), and helium (He) Reactive sputtering (RF sputtering) was performed in a mixed gas atmosphere of Thereby, it contacted the phase shift film 2, and the light-shielding film (CrOC film) 3 comprised from chromium, oxygen, and carbon was formed in the film thickness of 49 nm. A light-shielding film was formed on the other light-transmitting substrate under the same film-forming conditions. In addition, the light-shielding film was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS analysis). As a result, the composition of the light-shielding film was Cr:O:C=70.8:15.1:14.1 (atomic % ratio).

다음으로, 상기 차광막(CrOC막)(3)이 형성된 투광성 기판(1)에 대하여, 가열 처리를 실시하였다. 가열 처리 후, 위상 시프트막(2) 및 차광막(3)이 적층된 투광성 기판(1)에 대하여, 분광 광도계(아질렌트 테크놀로지사 제조 Cary4000)를 사용하여, 위상 시프트막(2)과 차광막(3)의 적층 구조 ArF 엑시머 레이저의 광 파장(약 193㎚)에 있어서의 광학 농도를 측정한바, 3.0 이상임을 확인할 수 있었다.Next, the light-transmitting substrate 1 on which the light-shielding film (CrOC film) 3 was formed was subjected to heat treatment. About the translucent board|substrate 1 on which the phase shift film 2 and the light shielding film 3 were laminated|stacked after heat processing, the phase shift film 2 and the light shielding film 3 using a spectrophotometer (Cary4000 by Agilent Technologies) ) of the laminated structure of the ArF excimer laser, when the optical density at the optical wavelength (about 193 nm) was measured, it was confirmed that it was 3.0 or more.

다음으로, 매엽식 RF 스퍼터링 장치 내에, 위상 시프트막(2) 및 차광막(3)이 적층된 투광성 기판(1)을 설치하고, 이산화규소(SiO2) 타깃을 사용하여, 아르곤(Ar) 가스를 스퍼터링 가스로 하고, RF 스퍼터링에 의해 차광막(3)의 위에 규소 및 산소로 구성되는 하드마스크막(4)을 12㎚의 두께로 형성하였다. 또한 소정의 세정 처리를 실시하고, 실시예 1의 마스크 블랭크(100)를 제조하였다.Next, the translucent substrate 1 on which the phase shift film 2 and the light-shielding film 3 were laminated|stacked is installed in the single-wafer RF sputtering apparatus, using a silicon dioxide (SiO2) target, argon (Ar) gas Using sputtering gas, a hard mask film 4 composed of silicon and oxygen was formed to a thickness of 12 nm on the light shielding film 3 by RF sputtering. Further, a predetermined cleaning treatment was performed to prepare the mask blank 100 of Example 1.

[위상 시프트 마스크의 제조][Production of phase shift mask]

다음으로, 이 실시예 1의 마스크 블랭크(100)를 사용하여, 이하의 수순으로 실시예 1의 하프톤형의 위상 시프트 마스크(200)를 제조하였다. 처음에, 하드마스크막(4)의 표면에 HMDS 처리를 실시하였다. 계속해서, 스핀 도포법에 의해, 하드마스크막(4)의 표면에 접하여, 전자선 묘화용 화학 증폭형 레지스트로 구성되는 레지스트막을 막 두께 80㎚로 형성하였다. 다음으로, 이 레지스트막에 대하여, 위상 시프트막(2)에 형성해야 할 위상 시프트 패턴인 제1 패턴을 전자선 묘화하고, 소정의 현상 처리 및 세정 처리를 행하여, 제1 패턴을 갖는 레지스트 패턴(5a)을 형성하였다(도 2의 (a) 참조).Next, using the mask blank 100 of this Example 1, the halftone type phase shift mask 200 of Example 1 was manufactured with the following procedure. First, the surface of the hard mask film 4 was subjected to HMDS treatment. Then, by spin coating, a resist film made of a chemically amplified resist for electron beam drawing was formed in contact with the surface of the hard mask film 4 to a film thickness of 80 nm. Next, with respect to this resist film, the 1st pattern which is the phase shift pattern which should be formed in the phase shift film 2 is drawn by electron beam, a predetermined developing process and a washing process are performed, and the resist pattern 5a which has a 1st pattern ) was formed (see Fig. 2 (a)).

다음으로, 레지스트 패턴(5a)을 마스크로 하여, CF4 가스를 사용한 건식 에칭을 행하고, 하드마스크막(4)에 제1 패턴(하드마스크 패턴(4a))을 형성하였다(도 2의 (b) 참조).Next, using the resist pattern 5a as a mask, dry etching using CF 4 gas was performed to form a first pattern (hard mask pattern 4a) on the hard mask film 4 (Fig. 2(b)). ) reference).

다음으로, 레지스트 패턴(5a)을 제거하였다. 계속해서, 하드마스크 패턴(4a)을 마스크로 하여, 염소 가스(Cl2)와 산소 가스(O2)의 혼합 가스를 사용한 건식 에칭을 행하고, 차광막(3)에 제1 패턴(차광 패턴(3a))을 형성하였다(도 2의 (c) 참조).Next, the resist pattern 5a was removed. Then, using the hard mask pattern 4a as a mask, dry etching is performed using a mixed gas of chlorine gas (Cl 2 ) and oxygen gas (O 2 ), and the first pattern (light-shielding pattern 3a) is applied to the light-shielding film 3 . )) was formed (see (c) of FIG. 2).

다음으로, 차광 패턴(3a)을 마스크로 하여, BCl3 가스와 Cl2 가스의 혼합 가스를 사용한 건식 에칭을 행하고, 위상 시프트막(2)에 제1 패턴(위상 시프트 패턴(2a))을 형성하며, 또한 동시에 하드마스크 패턴(4a)을 제거하였다(도 2의 (d) 참조).Next, using the light-shielding pattern 3a as a mask, dry etching using the mixed gas of BCl3 gas and Cl2 gas is performed, and a 1st pattern (phase shift pattern 2a) is formed in the phase shift film 2 and, at the same time, the hard mask pattern 4a was removed (refer to (d) of FIG. 2).

다음으로, 차광 패턴(3a) 위에 스핀 도포법에 의해, 전자선 묘화용 화학 증폭형 레지스트로 구성되는 레지스트막을 막 두께 150㎚로 형성하였다. 다음으로, 레지스트막에 대하여, 차광막에 형성해야 할 패턴(차광대 패턴을 포함하는 패턴)인 제2 패턴을 노광 묘화하고, 현상 처리 등의 소정의 처리를 더 행하여, 차광 패턴을 갖는 레지스트 패턴(6b)을 형성하였다(도 2의 (e) 참조). 계속해서, 레지스트 패턴(6b)을 마스크로 하여, 염소 가스(Cl2)와 산소 가스(O2)의 혼합 가스를 사용한 건식 에칭을 행하고, 차광막(3)에 제2 패턴(차광 패턴(3b))을 형성하였다(도 2의 (f) 참조). 또한, 레지스트 패턴(6b)을 제거하고, 세정 등의 소정의 처리를 거쳐서, 위상 시프트 마스크(200)를 얻었다(도 2의 (g) 참조).Next, a resist film composed of a chemically amplified resist for electron beam drawing was formed to a film thickness of 150 nm by spin coating on the light shielding pattern 3a. Next, with respect to the resist film, a second pattern, which is a pattern (a pattern including a light-shielding band pattern) to be formed on the light-shielding film, is drawn by exposure, and a predetermined process such as development is further performed, followed by a resist pattern having a light-shielding pattern ( 6b) was formed (see Fig. 2(e)). Then, using the resist pattern 6b as a mask, dry etching is performed using a mixed gas of chlorine gas (Cl 2 ) and oxygen gas (O 2 ), and the second pattern (light-shielding pattern 3b) is applied to the light-shielding film 3 . ) was formed (see Fig. 2(f)). Moreover, the resist pattern 6b was removed and the phase shift mask 200 was obtained through predetermined processes, such as washing|cleaning (refer FIG.2(g)).

[패턴 전사 성능의 평가][Evaluation of pattern transfer performance]

이상의 수순을 얻어 제작된 위상 시프트 마스크(200)에 대하여, AIMS193(Carl Zeiss사 제조)을 사용하여, 파장 193㎚의 노광광으로 반도체 디바이스 위의 레지스트막에 노광 전사했을 때에 있어서의 전사 상의 시뮬레이션을 행하였다. 이 시뮬레이션의 노광 전사 상을 검증한바, CD 면내 균일성이 높아, 설계 사양을 충분히 충족하고 있었다. 이 결과로부터, 이 실시예 1의 위상 시프트 마스크(200)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 반도체 디바이스 위의 레지스트막에 노광 전사하였다고 해도, 최종적으로 반도체 디바이스 위에 형성되는 회로 패턴은 고정밀도로 형성할 수 있다고 할 수 있다.With respect to the phase shift mask 200 manufactured by obtaining the above procedure, using AIMS193 (manufactured by Carl Zeiss), a simulation of the transfer image when exposure and transfer is performed to a resist film on a semiconductor device with exposure light having a wavelength of 193 nm was done. When the exposure transfer image of this simulation was verified, the CD in-plane uniformity was high, and the design specification was sufficiently satisfied. From this result, even if the phase shift mask 200 of this Example 1 is set on the mask stage of the exposure apparatus and exposure-transferred to the resist film on the semiconductor device, the circuit pattern finally formed on the semiconductor device is formed with high precision. you can say you can

<실시예 2><Example 2>

[마스크 블랭크의 제조][Production of mask blank]

실시예 2의 마스크 블랭크(100)는, 위상 시프트막(2), 그리고 차광막(3)의 막 두께 이외에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로 제조하였다. 이 실시예 2의 위상 시프트막(2)은, 실시예 1의 위상 시프트막(2)과는 성막 조건을 변경하였다. 구체적으로는, 매엽식 RF 스퍼터링 장치 내에 투광성 기판(1)을 설치하고, HfO2 타깃과 SiO2 타깃에 각각에 인가하는 파워비를 변경하여, 아르곤(Ar) 가스 분위기에서의 반응성 스퍼터링(RF 스퍼터링)을 행하였다. 이에 의해, 투광성 기판(1) 위에 하프늄, 규소 및 산소로 구성되는 위상 시프트막(2)을 57.8㎚의 두께로 형성하였다.The mask blank 100 of Example 2 was manufactured by the procedure similar to Example 1 about the phase shift film 2 and the film thickness of the light shielding film 3 other than that. The phase shift film 2 of this Example 2 changed film-forming conditions from the phase shift film 2 of Example 1. Specifically, the translucent substrate 1 is installed in a single-wafer RF sputtering apparatus, the power ratio applied to the HfO 2 target and the SiO 2 target is changed, respectively, and reactive sputtering (RF sputtering) in an argon (Ar) gas atmosphere. ) was performed. Thereby, on the translucent substrate 1, the phase shift film 2 comprised from hafnium, a silicon, and oxygen was formed in the thickness of 57.8 nm.

다음으로, 이 위상 시프트막(2)이 형성된 투광성 기판(1)에 대하여, 위상 시프트막(2)의 막응력을 저감시키기 위한 가열 처리를 행하였다. 위상 시프트량 측정 장치(레이저텍사 제조 MPM193)를 사용하여, 가열 처리 후의 위상 시프트막(2)의 파장 193㎚의 광에 대한 투과율과 위상차를 측정한바, 투과율이 32.0％, 위상차가 176.9도(deg)였다. 또한, 분광 엘립소미터(J. A. Woollam사 제조 M-2000D)를 사용하여 위상 시프트막(2)의 각 광학 특성을 측정한바, 파장 193㎚의 광에 있어서의 굴절률 n은 2.681, 소쇠 계수 k는 0.216이었다. 다른 투광성 기판 위에 동일한 성막 조건에서 위상 시프트막을 형성하였다. 또한, 그 위상 시프트막에 대하여, X선 광전자 분광법에 의한 분석(XPS 분석)을 행하였다. 그 결과, 위상 시프트막의 조성은, Hf:Si:O=23.4:10.5:66.1(원자％비)이었다. 또한, Hf/[Hf+Si] 비율은, 0.69이었다.Next, the heat processing for reducing the film|membrane stress of the phase shift film 2 was performed with respect to the translucent board|substrate 1 with which this phase shift film 2 was formed. When the transmittance|permeability and phase difference with respect to the light of wavelength 193nm of the phase shift film 2 after heat processing were measured using the phase shift amount measuring apparatus (MPM193 by Lasertech Corporation), the transmittance|permeability is 32.0%, and the phase difference is 176.9 degrees (deg) ) was. Moreover, when each optical characteristic of the phase shift film 2 was measured using the spectral ellipsometer (M-2000D by J.A. Woollam), the refractive index n in the light of wavelength 193nm is 2.681, and extinction coefficient k is 0.216. it was The phase shift film was formed on the same film-forming conditions on another translucent board|substrate. Moreover, the analysis (XPS analysis) by the X-ray photoelectron spectroscopy was performed about the phase shift film. As a result, the composition of the phase shift film was Hf:Si:O=23.4:10.5:66.1 (atomic % ratio). In addition, the Hf/[Hf+Si] ratio was 0.69.

다음으로, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 위상 시프트막(2)에 접하여, 크롬, 산소 및 탄소로 구성되는 차광막(CrOC막)(3)을 51㎚의 막 두께로 형성하였다. 실시예 2의 위상 시프트막(2) 및 차광막(3)이 적층된 투광성 기판(1)에 대하여, 분광 광도계(아질렌트 테크놀로지사 제조 Cary4000)를 사용하고, 위상 시프트막(2)과 차광막(3)의 적층 구조의 ArF 엑시머 레이저의 광 파장(약 193㎚)에 있어서의 광학 농도를 측정한바, 3.0 이상임을 확인할 수 있었다.Next, by the procedure similar to Example 1, it contacted the phase shift film 2, and formed the light-shielding film (CrOC film) 3 comprised from chromium, oxygen, and carbon with a film thickness of 51 nm. About the translucent board|substrate 1 on which the phase shift film 2 of Example 2 and the light-shielding film 3 were laminated|stacked, the spectrophotometer (Agilent Technologies Corporation Cary4000) is used, and the phase shift film 2 and the light-shielding film 3 are used. ) at the optical wavelength (about 193 nm) of the ArF excimer laser of the laminated structure was measured, and it was confirmed that it was 3.0 or more.

[위상 시프트 마스크의 제조와 평가][Manufacturing and evaluation of phase shift mask]

다음으로, 이 실시예 2의 마스크 블랭크(100)를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 실시예 2의 위상 시프트 마스크(200)를 제조하였다. 실시예 2의 위상 시프트 마스크(200)에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 AIMS193(Carl Zeiss사 제조)을 사용하여, 파장 193㎚의 노광광으로 반도체 디바이스 위의 레지스트막에 노광 전사했을 때에 있어서의 전사 상의 시뮬레이션을 행하였다. 이 시뮬레이션의 노광 전사 상을 검증한바, CD 면내 균일성이 높아, 설계 사양을 충분히 충족하고 있었다. 이 결과로부터, 이 실시예 2의 위상 시프트 마스크(200)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 반도체 디바이스 위의 레지스트막에 노광 전사하였다고 해도, 최종적으로 반도체 디바이스 위에 형성되는 회로 패턴은 고정밀도로 형성할 수 있다고 할 수 있다.Next, the phase shift mask 200 of Example 2 was manufactured by the procedure similar to Example 1 using the mask blank 100 of this Example 2. Transfer at the time of exposure transfer to the resist film on a semiconductor device with the exposure light of wavelength 193 nm using AIMS193 (made by Carl Zeiss) similarly to Example 1 with respect to the phase shift mask 200 of Example 2 The simulation was performed. When the exposure transfer image of this simulation was verified, the CD in-plane uniformity was high, and the design specification was sufficiently satisfied. From this result, even if the phase shift mask 200 of this Example 2 is set on the mask stage of an exposure apparatus, and exposure transfer is carried out to the resist film on a semiconductor device, the circuit pattern finally formed on the semiconductor device is formed with high precision. you can say you can

<실시예 3><Example 3>

[마스크 블랭크의 제조][Production of mask blank]

실시예 3의 마스크 블랭크(100)는, 위상 시프트막(2), 그리고 차광막(3)의 막 두께 이외에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로 제조하였다. 이 실시예 3의 위상 시프트막(2)은, 실시예 1의 위상 시프트막(2)과는 성막 조건을 변경하였다. 구체적으로는, 매엽식 RF 스퍼터링 장치 내에 투광성 기판(1)을 설치하고, HfO2 타깃과 SiO2 타깃에 각각에 인가하는 파워비를 변경하여, 아르곤(Ar) 가스 분위기에서의 반응성 스퍼터링(RF 스퍼터링)을 행하였다. 이에 의해, 투광성 기판(1) 위에 하프늄, 규소 및 산소로 구성되는 위상 시프트막(2)을 60.7㎚의 두께로 형성하였다.The mask blank 100 of Example 3 was manufactured by the procedure similar to Example 1 about the film thickness of the phase shift film 2 and the light-shielding film 3. The phase shift film 2 of this Example 3 changed film-forming conditions from the phase shift film 2 of Example 1. Specifically, the translucent substrate 1 is installed in a single-wafer RF sputtering apparatus, the power ratio applied to the HfO 2 target and the SiO 2 target is changed, respectively, and reactive sputtering (RF sputtering) in an argon (Ar) gas atmosphere. ) was performed. Thereby, on the translucent substrate 1, the phase shift film 2 comprised from hafnium, a silicon, and oxygen was formed in thickness of 60.7 nm.

다음으로, 이 위상 시프트막(2)이 형성된 투광성 기판(1)에 대하여, 위상 시프트막(2)의 막응력을 저감시키기 위한 가열 처리를 행하였다. 위상 시프트량 측정 장치(레이저텍사 제조 MPM193)를 사용하여, 가열 처리 후의 위상 시프트막(2)의 파장 193㎚의 광에 대한 투과율과 위상차를 측정한바, 투과율이 36.8％, 위상차가 177.1도(deg)였다. 또한, 분광 엘립소미터(J. A. Woollam사 제조 M-2000D)를 사용하여 위상 시프트막(2)의 각 광학 특성을 측정한바, 파장 193㎚의 광에 있어서의 굴절률 n은 2.603, 소쇠 계수 k는 0.178이었다. 다른 투광성 기판 위에 동일한 성막 조건에서 위상 시프트막을 형성하였다. 또한, 그 위상 시프트막에 대하여, X선 광전자 분광법에 의한 분석(XPS 분석)을 행하였다. 그 결과, 위상 시프트막의 조성은, Hf:Si:O=21.8:12.3:65.9(원자％비)였다. 또한, Hf/[Hf+Si] 비율은, 0.64였다.Next, the heat processing for reducing the film|membrane stress of the phase shift film 2 was performed with respect to the translucent board|substrate 1 with which this phase shift film 2 was formed. When the transmittance|permeability and phase difference with respect to the light of wavelength 193nm of the phase shift film 2 after heat processing were measured using the phase shift amount measuring apparatus (MPM193 by Lasertech Corporation), the transmittance|permeability is 36.8%, and a phase difference is 177.1 degree (deg) ) was. Moreover, when each optical characteristic of the phase shift film 2 was measured using the spectral ellipsometer (M-2000D by J.A. Woollam), the refractive index n in the light of wavelength 193nm is 2.603, and extinction coefficient k is 0.178. it was The phase shift film was formed on the same film-forming conditions on another translucent board|substrate. Moreover, the analysis (XPS analysis) by the X-ray photoelectron spectroscopy was performed about the phase shift film. As a result, the composition of the phase shift film was Hf:Si:O=21.8:12.3:65.9 (atomic % ratio). In addition, the Hf/[Hf+Si] ratio was 0.64.

다음으로, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 위상 시프트막(2)에 접하여, 크롬, 산소 및 탄소로 구성되는 차광막(CrOC막)(3)을 52㎚의 막 두께로 형성하였다. 실시예 3의 위상 시프트막(2) 및 차광막(3)이 적층된 투광성 기판(1)에 대하여, 분광 광도계(아질렌트 테크놀로지사 제조 Cary4000)를 사용하여, 위상 시프트막(2)과 차광막(3)의 적층 구조의 ArF 엑시머 레이저의 광 파장(약 193㎚)에 있어서의 광학 농도를 측정한바, 3.0 이상임을 확인할 수 있었다.Next, in the procedure similar to Example 1, it contacted the phase shift film 2, and formed the light-shielding film (CrOC film) 3 comprised from chromium, oxygen, and carbon with a film thickness of 52 nm. About the translucent board|substrate 1 on which the phase shift film 2 of Example 3 and the light shielding film 3 were laminated|stacked, the phase shift film 2 and the light shielding film 3 using a spectrophotometer (Cary4000 by Agilent Technologies) ) at the optical wavelength (about 193 nm) of the ArF excimer laser of the laminated structure was measured, and it was confirmed that it was 3.0 or more.

[위상 시프트 마스크의 제조와 평가][Manufacturing and evaluation of phase shift mask]

다음으로, 이 실시예 3의 마스크 블랭크(100)를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 실시예 3의 위상 시프트 마스크(200)를 제조하였다. 실시예 3의 위상 시프트 마스크(200)에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 AIMS193(Carl Zeiss사 제조)을 사용하여, 파장 193㎚의 노광광으로 반도체 디바이스 위의 레지스트막에 노광 전사했을 때에 있어서의 전사 상의 시뮬레이션을 행하였다. 이 시뮬레이션의 노광 전사 상을 검증한바, CD 면내 균일성이 높아, 설계 사양을 충분히 충족하고 있었다. 이 결과로부터, 이 실시예 3의 위상 시프트 마스크(200)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 반도체 디바이스 위의 레지스트막에 노광 전사하였다고 해도, 최종적으로 반도체 디바이스 위에 형성되는 회로 패턴은 고정밀도로 형성할 수 있다고 할 수 있다.Next, the phase shift mask 200 of Example 3 was manufactured by the procedure similar to Example 1 using the mask blank 100 of this Example 3. Transfer at the time of exposure transfer to the resist film on a semiconductor device with exposure light of wavelength 193 nm using AIMS193 (made by Carl Zeiss) similarly to Example 1 with respect to the phase shift mask 200 of Example 3 The simulation was performed. When the exposure transfer image of this simulation was verified, the CD in-plane uniformity was high, and the design specification was sufficiently satisfied. From this result, even if the phase shift mask 200 of this Example 3 is set on the mask stage of the exposure apparatus, and exposure transfer is carried out to the resist film on a semiconductor device, the circuit pattern finally formed on a semiconductor device is formed with high precision. you can say you can

<실시예 4><Example 4>

[마스크 블랭크의 제조][Production of mask blank]

실시예 4의 마스크 블랭크(100)는, 위상 시프트막(2), 그리고 차광막(3)의 막 두께 이외에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로 제조하였다. 이 실시예 4의 위상 시프트막(2)은, 실시예 1의 위상 시프트막(2)과는 성막 조건을 변경하였다. 구체적으로는, 매엽식 RF 스퍼터링 장치 내에 투광성 기판(1)을 설치하고, HfO2 타깃과 SiO2 타깃에 각각에 인가하는 파워비를 변경하여, 아르곤(Ar) 가스 분위기에서의 반응성 스퍼터링(RF 스퍼터링)을 행하였다. 이에 의해, 투광성 기판(1) 위에 하프늄, 규소 및 산소로 구성되는 위상 시프트막(2)을 62.0㎚의 두께로 형성하였다.The mask blank 100 of Example 4 was manufactured by the procedure similar to Example 1 about the film thickness of the phase shift film 2 and the light-shielding film 3. The phase shift film 2 of this Example 4 changed film-forming conditions from the phase shift film 2 of Example 1. Specifically, the translucent substrate 1 is installed in a single-wafer RF sputtering apparatus, the power ratio applied to the HfO 2 target and the SiO 2 target is changed, respectively, and reactive sputtering (RF sputtering) in an argon (Ar) gas atmosphere. ) was performed. Thereby, on the translucent substrate 1, the phase shift film 2 comprised from hafnium, a silicon, and oxygen was formed in thickness of 62.0 nm.

다음으로, 이 위상 시프트막(2)이 형성된 투광성 기판(1)에 대하여, 위상 시프트막(2)의 막응력을 저감시키기 위한 가열 처리를 행하였다. 위상 시프트량 측정 장치(레이저텍사 제조 MPM193)를 사용하여, 가열 처리 후의 위상 시프트막(2)의 파장 193㎚의 광에 대한 투과율과 위상차를 측정한바, 투과율이 38.6％, 위상차가 177.0도(deg)였다. 또한, 분광 엘립소미터(J. A. Woollam사 제조 M-2000D)를 사용하여 위상 시프트막(2)의 각 광학 특성을 측정한바, 파장 193㎚의 광에 있어서의 굴절률 n은 2.569, 소쇠 계수 k는 0.167이었다. 다른 투광성 기판 위에 동일한 성막 조건에서 위상 시프트막을 형성하였다. 또한, 그 위상 시프트막에 대하여, X선 광전자 분광법에 의한 분석(XPS 분석)을 행하였다. 그 결과, 위상 시프트막의 조성은, Hf:Si:O=20.1:13.9:66.0(원자％비)이었다. 또한, Hf/[Hf+Si] 비율은, 0.59였다.Next, the heat processing for reducing the film|membrane stress of the phase shift film 2 was performed with respect to the translucent board|substrate 1 with which this phase shift film 2 was formed. When the transmittance|permeability and phase difference with respect to the light of wavelength 193nm of the phase shift film 2 after heat processing were measured using the phase shift amount measuring apparatus (MPM193 by Lasertech Corporation), the transmittance|permeability is 38.6%, and the phase difference is 177.0 degrees (deg) ) was. Moreover, when each optical characteristic of the phase shift film 2 was measured using the spectroscopic ellipsometer (M-2000D by J.A. Woollam), the refractive index n in the light of wavelength 193nm is 2.569, and extinction coefficient k is 0.167. it was The phase shift film was formed on the same film-forming conditions on another translucent board|substrate. Moreover, the analysis (XPS analysis) by the X-ray photoelectron spectroscopy was performed about the phase shift film. As a result, the composition of the phase shift film was Hf:Si:O=20.1:13.9:66.0 (atomic % ratio). In addition, the Hf/[Hf+Si] ratio was 0.59.

다음으로, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 위상 시프트막(2)에 접하여, 크롬, 산소 및 탄소로 구성되는 차광막(CrOC막)(3)을 52㎚의 막 두께로 형성하였다. 실시예 4의 위상 시프트막(2) 및 차광막(3)이 적층된 투광성 기판(1)에 대하여, 분광 광도계(아질렌트 테크놀로지사 제조 Cary4000)를 사용하고, 위상 시프트막(2)과 차광막(3)의 적층 구조 ArF 엑시머 레이저의 광 파장(약 193㎚)에 있어서의 광학 농도를 측정한바, 3.0 이상임을 확인할 수 있었다.Next, in the procedure similar to Example 1, it contacted the phase shift film 2, and formed the light-shielding film (CrOC film) 3 comprised from chromium, oxygen, and carbon with a film thickness of 52 nm. About the translucent board|substrate 1 on which the phase shift film 2 of Example 4 and the light-shielding film 3 were laminated|stacked, the spectrophotometer (Cary4000 by Agilent Technologies) is used, and the phase shift film 2 and the light-shielding film 3 ) of the laminated structure of the ArF excimer laser, when the optical density at the optical wavelength (about 193 nm) was measured, it was confirmed that it was 3.0 or more.

[위상 시프트 마스크의 제조와 평가][Manufacturing and evaluation of phase shift mask]

다음으로, 이 실시예 4의 마스크 블랭크(100)를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 실시예 4의 위상 시프트 마스크(200)를 제조하였다. 실시예 4의 위상 시프트 마스크(200)에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 AIMS193(Carl Zeiss사 제조)을 사용하여, 파장 193㎚의 노광광으로 반도체 디바이스 위의 레지스트막에 노광 전사했을 때에 있어서의 전사 상의 시뮬레이션을 행하였다. 이 시뮬레이션의 노광 전사 상을 검증한바, CD 면내 균일성이 높아, 설계 사양을 충분히 충족하고 있었다. 이 결과로부터, 이 실시예 4의 위상 시프트 마스크(200)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 반도체 디바이스 위의 레지스트막에 노광 전사하였다고 해도, 최종적으로 반도체 디바이스 위에 형성되는 회로 패턴은 고정밀도로 형성할 수 있다고 할 수 있다.Next, using the mask blank 100 of this Example 4, it is the procedure similar to Example 1, and the phase shift mask 200 of Example 4 was manufactured. Transfer at the time of exposure transfer to the resist film on a semiconductor device with exposure light of wavelength 193nm using AIMS193 (made by Carl Zeiss) similarly to Example 1 with respect to the phase shift mask 200 of Example 4 The simulation was performed. When the exposure transfer image of this simulation was verified, the CD in-plane uniformity was high, and the design specification was sufficiently satisfied. From this result, even if the phase shift mask 200 of this Example 4 is set on the mask stage of an exposure apparatus, and exposure transfer is carried out to the resist film on a semiconductor device, the circuit pattern finally formed on the semiconductor device is formed with high precision. you can say you can

<비교예 1><Comparative Example 1>

[마스크 블랭크의 제조][Production of mask blank]

비교예 1의 마스크 블랭크는, 위상 시프트막, 그리고 차광막의 막 두께 이외에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로 제조하였다. 이 비교예 1의 위상 시프트막은, 실시예 1의 위상 시프트막(2)과는 성막 조건을 변경하였다. 구체적으로는, 매엽식 RF 스퍼터링 장치 내에 투광성 기판을 설치하고, HfO2 타깃을 사용하여, 아르곤(Ar) 가스 분위기에서의 반응성 스퍼터링(RF 스퍼터링)을 행하였다. 이에 의해, 투광성 기판 위에, 하프늄 및 산소로 구성되는 위상 시프트막을 49.5㎚의 두께로 형성하였다.The mask blank of the comparative example 1 was manufactured by the procedure similar to Example 1 about the film thickness of a phase shift film and a light-shielding film. The phase shift film of this comparative example 1 changed film-forming conditions with the phase shift film 2 of Example 1. Specifically, a translucent substrate was installed in a single-wafer RF sputtering apparatus, and reactive sputtering (RF sputtering) was performed in an argon (Ar) gas atmosphere using an HfO 2 target. Thereby, the phase shift film comprised from hafnium and oxygen was formed in the thickness of 49.5 nm on the translucent board|substrate.

위상 시프트량 측정 장치(레이저텍사 제조 MPM193)를 사용하여, 위상 시프트막의 파장 193㎚의 광에 대한 투과율과 위상차를 측정한바, 투과율이 17.8％, 위상차가 176.8도(deg)였다. 또한, 분광 엘립소미터(J. A. Woollam사 제조 M-2000D)를 사용하여 위상 시프트막의 각 광학 특성을 측정한바, 파장 193㎚의 광에 있어서의 굴절률 n은 2.964, 소쇠 계수 k는 0.408이었다. 또한, 위상 시프트막에 있어서의, 하프늄 및 규소의 합계 함유량에 대한 하프늄의 함유량 원자％에 의한 비율Hf/[Hf+Si]는, 1.000이다.When the transmittance|permeability and phase difference with respect to the light of wavelength 193nm of a phase shift film were measured using the phase shift amount measuring apparatus (MPM193 by a Lasertech company), the transmittance|permeability was 17.8 % and phase difference was 176.8 degree|times (deg). Moreover, when each optical characteristic of the phase shift film was measured using the spectral ellipsometer (M-2000D by J.A. Woollam), the refractive index n in the light of wavelength 193nm was 2.964, and extinction coefficient k was 0.408. In addition, ratio Hf/[Hf+Si] by content atomic% of hafnium with respect to total content of hafnium and silicon in a phase shift film is 1.000.

다음으로, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 위상 시프트막에 접하여, 크롬, 산소 및 탄소로 구성되는 차광막(CrOC막)을 45㎚의 막 두께로 형성하였다. 비교예 1의 위상 시프트막 및 차광막이 적층된 투광성 기판에 대하여, 분광 광도계(아질렌트 테크놀로지사 제조 Cary4000)를 사용하여, 위상 시프트막과 차광막의 적층 구조 의 ArF 엑시머 레이저의 광 파장(약 193㎚)에 있어서의 광학 농도를 측정한바, 3.0 이상임을 확인할 수 있었다.Next, by the procedure similar to Example 1, it contacted the phase shift film, and formed the light-shielding film (CrOC film) comprised from chromium, oxygen, and carbon with a film thickness of 45 nm. With respect to the translucent substrate on which the phase shift film and the light-shielding film of Comparative Example 1 were laminated, using a spectrophotometer (Cary4000 manufactured by Agilent Technologies), the optical wavelength of the ArF excimer laser having a laminated structure of the phase shift film and the light-shielding film (about 193 nm) ) was measured, and it was confirmed that it was 3.0 or more.

[위상 시프트 마스크의 제조와 평가][Manufacturing and evaluation of phase shift mask]

다음으로, 이 비교예 1의 마스크 블랭크를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 비교예 1의 위상 시프트 마스크를 제조하였다. 비교예 1의 위상 시프트 마스크에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 AIMS193(Carl Zeiss사 제조)을 사용하여, 파장 193㎚의 노광광으로 반도체 디바이스 위의 레지스트막에 노광 전사했을 때에 있어서의 전사 상의 시뮬레이션을 행하였다. 이 시뮬레이션의 노광 전사 상을 검증한바, 설계 사양을 충족하는 것은 아니었다. 이 원인은, 위상 시프트막의 투과율을 충분히 높게 할 수 없어, 패턴을 선명하게 전사할 수 없었음에 있다고 추정된다. 이 결과로부터, 이 비교예 1의 위상 시프트 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 반도체 디바이스 위의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 최종적으로 반도체 디바이스 위에 형성되는 회로 패턴을 고정밀도로 형성하는 것은 곤란하다고 할 수 있다.Next, the phase shift mask of the comparative example 1 was manufactured by the procedure similar to Example 1 using the mask blank of this comparative example 1. With respect to the phase shift mask of Comparative Example 1, AIMS193 (manufactured by Carl Zeiss) was used similarly to Example 1, and a simulation of the transfer image when exposure and transfer was performed to a resist film on a semiconductor device with exposure light having a wavelength of 193 nm was performed. was done. When the exposure transfer image of this simulation was verified, it did not meet the design specifications. This cause cannot make the transmittance|permeability of a phase shift film high enough, but it is estimated that it exists in being unable to transcribe|transfer a pattern clearly. From this result, when the phase shift mask of Comparative Example 1 is set on the mask stage of the exposure apparatus and exposure-transferred to the resist film on the semiconductor device, it is difficult to form the circuit pattern finally formed on the semiconductor device with high precision. it can be said that

<비교예 2><Comparative Example 2>

[마스크 블랭크의 제조][Production of mask blank]

비교예 2의 마스크 블랭크는, 위상 시프트막, 그리고 차광막의 막 두께 이외에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로 제조하였다. 구체적으로는, 매엽식 RF 스퍼터링 장치 내에 투광성 기판을 설치하고, HfO2 타깃과 SiO2 타깃에 각각으로 인가하는 파워비를 변경하여, 아르곤(Ar) 가스 분위기에서의 반응성 스퍼터링(RF 스퍼터링)을 행하였다. 이에 의해, 투광성 기판 위에, 하프늄, 규소 및 산소로 구성되는 위상 시프트막을 93.2㎚의 두께로 형성하였다.The mask blank of the comparative example 2 was manufactured by the procedure similar to Example 1 about the film thickness of a phase shift film and a light shielding film. Specifically, a translucent substrate is installed in a single-wafer RF sputtering apparatus, and the power ratio applied to the HfO 2 target and the SiO 2 target is changed, and reactive sputtering (RF sputtering) is performed in an argon (Ar) gas atmosphere. did Thereby, the phase shift film comprised from hafnium, a silicon, and oxygen was formed in the thickness of 93.2 nm on the translucent board|substrate.

다음으로, 이 위상 시프트막이 형성된 투광성 기판에 대하여, 위상 시프트막의 막응력을 저감시키기 위한 가열 처리를 행하였다. 위상 시프트량 측정 장치(레이저텍사 제조 MPM193)를 사용하여, 가열 처리 후의 위상 시프트막의 파장 193㎚의 광에 대한 투과율과 위상차를 측정한바, 투과율이 77.4％, 위상차가 177.0도(deg)였다. 또한, 분광 엘립소미터(J. A. Woollam사 제조 M-2000D)를 사용하여 위상 시프트막의 각 광학 특성을 측정한바, 파장 193㎚의 광에 있어서의 굴절률 n은 2.024, 소쇠 계수 k는 0.039였다. 다른 투광성 기판 위에 동일한 성막 조건에서 위상 시프트막을 형성하였다. 또한, 그 위상 시프트막에 대하여, X선 광전자 분광법에 의한 분석(XPS 분석)을 행하였다. 그 결과, 위상 시프트막의 조성은, Hf:Si:O=12.2:21.7:66.1(원자％비)이었다. 또한, Hf/[Hf+Si] 비율은, 0.36이었다.Next, about the translucent board|substrate with which this phase shift film was formed, the heat processing for reducing the film stress of a phase shift film was performed. When the transmittance|permeability and phase difference with respect to the light of wavelength 193nm of the phase shift film after heat processing were measured using the phase shift amount measuring apparatus (MPM193 by Lasertech Corporation), the transmittance|permeability was 77.4 %, and the phase difference was 177.0 degrees (deg). Moreover, when each optical characteristic of the phase shift film was measured using the spectral ellipsometer (M-2000D by J.A. Woollam), the refractive index n in the light of wavelength 193nm was 2.024, and extinction coefficient k was 0.039. The phase shift film was formed on the same film-forming conditions on another translucent board|substrate. Moreover, the analysis (XPS analysis) by the X-ray photoelectron spectroscopy was performed about the phase shift film. As a result, the composition of the phase shift film was Hf:Si:O=12.2:21.7:66.1 (atomic % ratio). In addition, the Hf/[Hf+Si] ratio was 0.36.

다음으로, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 위상 시프트막에 접하여, 크롬, 산소 및 탄소로 구성되는 차광막(CrOC막)을 58㎚의 막 두께로 형성하였다. 비교예 2의 위상 시프트막 및 차광막이 적층된 투광성 기판에 대하여, 분광 광도계(아질렌트 테크놀로지사 제조 Cary4000)를 사용하여, 위상 시프트막과 차광막의 적층 구조 의 ArF 엑시머 레이저의 광 파장(약 193㎚)에 있어서의 광학 농도를 측정한바, 3.0 이상임을 확인할 수 있었다.Next, by the procedure similar to Example 1, it contacted a phase shift film, and formed the light-shielding film (CrOC film) comprised from chromium, oxygen, and carbon with a film thickness of 58 nm. With respect to the translucent substrate on which the phase shift film and the light-shielding film of Comparative Example 2 were laminated, using a spectrophotometer (Cary4000 manufactured by Agilent Technologies), the optical wavelength of the ArF excimer laser having a laminated structure of the phase shift film and the light-shielding film (about 193 nm) ) was measured, and it was confirmed that it was 3.0 or more.

[위상 시프트 마스크의 제조와 평가][Manufacturing and evaluation of phase shift mask]

다음으로, 이 비교예 2의 마스크 블랭크를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 비교예 2의 위상 시프트 마스크를 제조하였다. 비교예 2의 위상 시프트 마스크에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 AIMS193(Carl Zeiss사 제조)을 사용하여, 파장 193㎚의 노광광으로 반도체 디바이스 위의 레지스트막에 노광 전사했을 때에 있어서의 전사 상의 시뮬레이션을 행하였다. 이 시뮬레이션의 노광 전사 상을 검증한바, 설계 사양을 충족하는 것은 아니었다. 이 원인은, 위상 시프트막의 막 두께가 너무 커서, 위상 시프트막의 광학적인 성능이 저하되어 노광 마진을 확보할 수 없음에 있다고 추정된다. 이 결과로부터, 이 비교예 2의 위상 시프트 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 반도체 디바이스 위의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 최종적으로 반도체 디바이스 위에 형성되는 회로 패턴을 고정밀도로 형성하는 것은 곤란하다고 할 수 있다.Next, the phase shift mask of the comparative example 2 was manufactured by the procedure similar to Example 1 using the mask blank of this comparative example 2. With respect to the phase shift mask of Comparative Example 2, similarly to Example 1, using AIMS193 (manufactured by Carl Zeiss), a simulation of the transfer image when exposure and transfer was performed to a resist film on a semiconductor device with exposure light having a wavelength of 193 nm was done. When the exposure transfer image of this simulation was verified, it did not meet the design specifications. The film thickness of a phase shift film is too large for this cause, the optical performance of a phase shift film falls, and it is estimated that it exists in an exposure margin being unable to be ensured. From this result, when the phase shift mask of Comparative Example 2 is set on the mask stage of the exposure apparatus and exposure-transferred to the resist film on the semiconductor device, it is difficult to form the circuit pattern finally formed on the semiconductor device with high precision. it can be said that

<비교예 3><Comparative Example 3>

[마스크 블랭크의 제조][Production of mask blank]

비교예 3의 마스크 블랭크는, 위상 시프트막, 그리고 차광막의 막 두께 이외에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로 제조하였다. 구체적으로는, 매엽식 RF 스퍼터링 장치 내에 투광성 기판을 설치하고, Si 타깃을 사용하여, 아르곤(Ar) 가스, 질소(N2) 가스의 혼합 가스 분위기에서의 반응성 스퍼터링(RF 스퍼터링)을 행하였다. 이에 의해, 투광성 기판 위에, 규소 및 질소로 구성되는 위상 시프트막을 60.5㎚의 두께로 형성하였다.The mask blank of the comparative example 3 was manufactured by the procedure similar to Example 1 about the film thickness of a phase shift film and a light shielding film. Specifically, a translucent substrate was installed in a single-wafer RF sputtering apparatus, and reactive sputtering (RF sputtering) was performed using a Si target in a mixed gas atmosphere of argon (Ar) gas and nitrogen (N 2 ) gas. Thereby, the phase shift film comprised from silicon and nitrogen was formed in thickness of 60.5 nm on the translucent board|substrate.

다음으로, 이 위상 시프트막이 형성된 투광성 기판에 대하여, 위상 시프트막의 막응력을 저감시키기 위한 가열 처리를 행하였다. 위상 시프트량 측정 장치(레이저텍사 제조 MPM193)를 사용하여, 가열 처리 후의 위상 시프트막의 파장 193㎚의 광에 대한 투과율과 위상차를 측정한바, 투과율이 18.8％, 위상차가 177.0도(deg)였다. 또한, 분광 엘립소미터(J. A. Woollam사 제조 M-2000D)를 사용하여 위상 시프트막의 각 광학 특성을 측정한바, 파장 193㎚의 광에 있어서의 굴절률 n은 2.610, 소쇠 계수 k는 0.360이었다. 또한, 위상 시프트막에 있어서의, 하프늄 및 규소의 합계 함유량에 대한 하프늄의 함유량 원자％에 의한 비율 Hf/[Hf+Si]는, 0.000이다.Next, about the translucent board|substrate with which this phase shift film was formed, the heat processing for reducing the film stress of a phase shift film was performed. When the transmittance|permeability and phase difference with respect to the light of wavelength 193nm of the phase shift film after heat processing were measured using the phase shift amount measuring apparatus (MPM193 by a Lasertech company), the transmittance|permeability was 18.8 %, and the phase difference was 177.0 degrees (deg). Moreover, when each optical characteristic of the phase shift film was measured using the spectroscopic ellipsometer (M-2000D by J.A. Woollam), the refractive index n in the light of wavelength 193nm was 2.610, and extinction coefficient k was 0.360. In addition, ratio Hf/[Hf+Si] by content atomic% of hafnium with respect to total content of hafnium and silicon in a phase shift film is 0.000.

다음으로, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 위상 시프트막에 접하여, 크롬, 산소 및 탄소로 구성되는 차광막(CrOC막)을 46㎚의 막 두께로 형성하였다. 비교예 3의 위상 시프트막 및 차광막이 적층된 투광성 기판에 대하여, 분광 광도계(아질렌트 테크놀로지사 제조 Cary4000)를 사용하여, 위상 시프트막과 차광막의 적층 구조 의 ArF 엑시머 레이저의 광 파장(약 193㎚)에 있어서의 광학 농도를 측정한바, 3.0 이상임을 확인할 수 있었다.Next, in the procedure similar to Example 1, it contacted the phase shift film, and formed the light-shielding film (CrOC film) comprised from chromium, oxygen, and carbon with a film thickness of 46 nm. With respect to the translucent substrate on which the phase shift film and the light-shielding film of Comparative Example 3 were laminated, using a spectrophotometer (Cary4000 manufactured by Agilent Technologies), the light wavelength of the ArF excimer laser having a laminated structure of the phase shift film and the light-shielding film (about 193 nm) ) was measured, and it was confirmed that it was 3.0 or more.

[위상 시프트 마스크의 제조와 평가][Manufacturing and evaluation of phase shift mask]

다음으로, 이 비교예 3의 마스크 블랭크를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 비교예 3의 위상 시프트 마스크를 제조하였다. 또한, 위상 시프트 패턴을 형성할 때에, 불소계 가스(CF4 가스)를 사용하여 건식 에칭을 행하였다. 비교예 3의 위상 시프트 마스크에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 AIMS193(Carl Zeiss사 제조)을 사용하여, 파장 193㎚의 노광광으로 반도체 디바이스 위의 레지스트막에 노광 전사했을 때에 있어서의 전사 상의 시뮬레이션을 행하였다. 이 시뮬레이션의 노광 전사 상을 검증한바, 설계 사양을 충족하는 것은 아니었다. 이 원인은, 위상 시프트막의 투과율을 충분히 높게 할 수 없어, 패턴을 선명하게 전사할 수 없었음에 있다고 추정된다. 이 결과로부터, 이 비교예 3의 위상 시프트 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 반도체 디바이스 위의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 최종적으로 반도체 디바이스 위에 형성되는 회로 패턴을 고정밀도로 형성하는 것은 곤란하다고 할 수 있다.Next, the phase shift mask of the comparative example 3 was manufactured by the procedure similar to Example 1 using the mask blank of this comparative example 3. In addition, when forming a phase shift pattern, dry etching was performed using fluorine-type gas ( CF4 gas). With respect to the phase shift mask of Comparative Example 3, similarly to Example 1, using AIMS193 (manufactured by Carl Zeiss), a simulation of a transfer image when exposure and transfer was performed to a resist film on a semiconductor device with exposure light having a wavelength of 193 nm was performed. was done. When the exposure transfer image of this simulation was verified, it did not meet the design specifications. This cause cannot make the transmittance|permeability of a phase shift film high enough, but it is estimated that it exists in being unable to transcribe|transfer a pattern clearly. From this result, when the phase shift mask of Comparative Example 3 is set on the mask stage of the exposure apparatus and exposure-transferred to the resist film on the semiconductor device, it is difficult to form the circuit pattern finally formed on the semiconductor device with high precision. it can be said that

<비교예 4><Comparative Example 4>

[마스크 블랭크의 제조][Production of mask blank]

비교예 4의 마스크 블랭크는, 위상 시프트막, 그리고 차광막의 막 두께 이외에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로 제조하였다. 구체적으로는, 매엽식 RF 스퍼터링 장치 내에 투광성 기판을 설치하고, Si 타깃을 사용하여, 아르곤(Ar) 가스, 질소(N2) 가스 및 산소(O2) 가스의 혼합 가스의 분위기에서의 반응성 스퍼터링(RF 스퍼터링)을 행하였다. 이에 의해, 투광성 기판 위에, 규소, 산소 및 질소로 구성되는 위상 시프트막을 68.4㎚의 두께로 형성하였다.The mask blank of the comparative example 4 was manufactured by the procedure similar to Example 1 about the film thickness of a phase shift film and a light shielding film. Specifically, a translucent substrate is installed in a single-wafer RF sputtering apparatus, and a Si target is used to perform reactive sputtering in an atmosphere of a mixed gas of argon (Ar) gas, nitrogen (N 2 ) gas, and oxygen (O 2 ) gas. (RF sputtering) was performed. Thereby, the phase shift film comprised from silicon, oxygen, and nitrogen was formed in the thickness of 68.4 nm on the translucent board|substrate.

다음으로, 이 위상 시프트막이 형성된 투광성 기판에 대하여, 위상 시프트막의 막응력을 저감시키기 위한 가열 처리를 행하였다. 위상 시프트량 측정 장치(레이저텍사 제조 MPM193)를 사용하여, 가열 처리 후의 위상 시프트막의 파장 193㎚의 광에 대한 투과율과 위상차를 측정한바, 투과율이 27.6％, 위상차가 177.0도(deg)였다. 또한, 분광 엘립소미터(J. A. Woollam사 제조 M-2000D)를 사용하여 위상 시프트막의 각 광학 특성을 측정한바, 파장 193㎚의 광에 있어서의 굴절률 n은 2.419, 소쇠 계수 k는 0.249였다. 또한, 위상 시프트막에 있어서의, 하프늄 및 규소의 합계 함유량에 대한 하프늄의 함유량 원자％에 의한 비율 Hf/[Hf+Si]는, 0.000이다.Next, about the translucent board|substrate with which this phase shift film was formed, the heat processing for reducing the film stress of a phase shift film was performed. When the transmittance|permeability and phase difference with respect to the light of wavelength 193nm of the phase shift film after heat processing were measured using the phase shift amount measuring apparatus (MPM193 by a Lasertech company), the transmittance|permeability was 27.6 %, and the phase difference was 177.0 degrees (deg). Moreover, when each optical characteristic of the phase shift film was measured using the spectral ellipsometer (M-2000D by J.A. Woollam), the refractive index n in the light of wavelength 193nm was 2.419, and extinction coefficient k was 0.249. In addition, ratio Hf/[Hf+Si] by content atomic% of hafnium with respect to total content of hafnium and silicon in a phase shift film is 0.000.

다음으로, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 위상 시프트막(2)에 접하여, 크롬, 산소 및 탄소로 구성되는 차광막(CrOC막)(3)을 49㎚의 막 두께로 형성하였다. 비교예 4의 위상 시프트막 및 차광막이 적층된 투광성 기판에 대하여, 분광 광도계(아질렌트 테크놀로지사 제조 Cary4000)를 사용하고, 위상 시프트막과 차광막의 적층 구조의 ArF 엑시머 레이저의 광 파장(약 193㎚)에 있어서의 광학 농도를 측정한바, 3.0 이상임을 확인할 수 있었다.Next, by the procedure similar to Example 1, it contacted the phase shift film 2, and formed the light-shielding film (CrOC film) 3 comprised from chromium, oxygen, and carbon with a film thickness of 49 nm. About the translucent substrate on which the phase shift film and light-shielding film of Comparative Example 4 were laminated, a spectrophotometer (Cary4000 manufactured by Agilent Technologies) was used, and the optical wavelength of the ArF excimer laser of the laminated structure of the phase shift film and the light-shielding film (about 193 nm) ) was measured, and it was confirmed that it was 3.0 or more.

[위상 시프트 마스크의 제조와 평가][Manufacturing and evaluation of phase shift mask]

다음으로, 이 비교예 4의 마스크 블랭크를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 비교예 4의 위상 시프트 마스크를 제조하였다. 또한, 위상 시프트 패턴을 형성할 때에, 불소계 가스를 사용하여 건식 에칭을 행하였다. 비교예 4의 위상 시프트 마스크에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 AIMS193(Carl Zeiss사 제조)을 사용하여, 파장 193㎚의 노광광으로 반도체 디바이스 위의 레지스트막에 노광 전사했을 때에 있어서의 전사 상의 시뮬레이션을 행하였다. 이 시뮬레이션의 노광 전사 상을 검증한바, 설계 사양을 충족하는 것은 아니었다. 이 원인은, 위상 시프트막의 막 두께가 너무 커서, 위상 시프트막의 광학적인 성능이 저하되어 노광 마진을 확보할 수 없음에 있다고 추정된다. 이 결과로부터, 이 비교예 4의 위상 시프트 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 반도체 디바이스 위의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 최종적으로 반도체 디바이스 위에 형성되는 회로 패턴을 고정밀도로 형성하는 것은 곤란하다고 할 수 있다.Next, the phase shift mask of the comparative example 4 was manufactured by the procedure similar to Example 1 using the mask blank of this comparative example 4. In addition, when forming a phase shift pattern, dry etching was performed using fluorine-type gas. With respect to the phase shift mask of Comparative Example 4, similarly to Example 1, using AIMS193 (manufactured by Carl Zeiss), a simulation of the transfer image when exposure and transfer was performed to a resist film on a semiconductor device with exposure light having a wavelength of 193 nm was done. When the exposure transfer image of this simulation was verified, it did not meet the design specifications. The film thickness of a phase shift film is too large for this cause, the optical performance of a phase shift film falls, and it is estimated that it exists in an exposure margin being unable to be ensured. From this result, when the phase shift mask of Comparative Example 4 is set on the mask stage of the exposure apparatus and exposure-transferred to the resist film on the semiconductor device, it is difficult to form the circuit pattern finally formed on the semiconductor device with high precision. it can be said that

1: 투광성 기판
2: 위상 시프트막
2a: 위상 시프트 패턴
3: 차광막
3a, 3b: 차광 패턴
4: 하드마스크막
4a: 하드마스크 패턴
5a: 레지스트 패턴
6b: 레지스트 패턴
100: 마스크 블랭크
200: 위상 시프트 마스크1: light-transmitting substrate
2: phase shift film
2a: phase shift pattern
3: light shield
3a, 3b: light blocking pattern
4: hard mask film
4a: hardmask pattern
5a: resist pattern
6b: resist pattern
100: mask blank
200: phase shift mask

Claims (17)

투광성 기판 위에, 위상 시프트막을 구비한 마스크 블랭크이며,
상기 위상 시프트막은, 하프늄, 규소 및 산소를 함유하고,
상기 위상 시프트막의 하프늄 및 규소의 합계 함유량에 대한 하프늄의 함유량의 원자％에 의한 비율은, 0.4 이상이며,
상기 위상 시프트막의 ArF 엑시머 레이저의 노광광 파장에 있어서의 굴절률 n은 2.5 이상이며,
상기 위상 시프트막의 상기 노광광의 파장에 있어서의 소쇠 계수 k는 0.30 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.It is a mask blank provided with a phase shift film on a translucent board|substrate,
The said phase shift film contains hafnium, a silicon, and oxygen,
The ratio by atomic% of content of hafnium with respect to total content of hafnium and silicon of the said phase shift film is 0.4 or more,
The refractive index n in the exposure light wavelength of the ArF excimer laser of the said phase shift film is 2.5 or more,
The extinction coefficient k in the wavelength of the said exposure light of the said phase shift film is 0.30 or less, The mask blank characterized by the above-mentioned. 제1항에 있어서,
상기 위상 시프트막의 상기 노광광의 파장에 있어서의 굴절률 n은, 2.9 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.According to claim 1,
Refractive index n in the wavelength of the said exposure light of the said phase shift film is 2.9 or less, The mask blank characterized by the above-mentioned. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 위상 시프트막의 상기 노광광의 파장에 있어서의 소쇠 계수 k는, 0.05 이상인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.3. The method of claim 1 or 2,
Extinction coefficient k in the wavelength of the said exposure light of the said phase shift film is 0.05 or more, The mask blank characterized by the above-mentioned. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위상 시프트막의 산소 함유량은, 60원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Oxygen content of the said phase shift film is 60 atomic% or more, The mask blank characterized by the above-mentioned. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위상 시프트막의 막 두께는, 65㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The film thickness of the said phase shift film is 65 nm or less, The mask blank characterized by the above-mentioned. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위상 시프트막은, 하프늄, 규소 및 산소의 합계 함유량이 90원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The said phase shift film is 90 atomic% or more in total content of hafnium, a silicon, and oxygen, The mask blank characterized by the above-mentioned. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위상 시프트막은, 상기 노광광을 20％ 이상의 투과율로 투과시키는 기능과, 상기 위상 시프트막을 투과한 상기 노광광에 대하여 상기 위상 시프트막의 두께와 동일한 거리만큼 공기 중을 통과한 상기 노광광과의 사이에서 150도 이상 210도 이하의 위상차를 발생시키는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Between the function which the said phase shift film transmits the said exposure light at the transmittance|permeability of 20% or more, and the said exposure light which passed through the air only for the distance equal to the thickness of the said phase shift film with respect to the said exposure light which permeate|transmitted the said phase shift film Mask blank, characterized in that it has a function of generating a phase difference of 150 degrees or more and 210 degrees or less. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위상 시프트막 위에 차광막을 구비하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.8. The method according to any one of claims 1 to 7,
A light-shielding film is provided on the phase shift film, The mask blank characterized by the above-mentioned. 투광성 기판 위에, 전사 패턴을 갖는 위상 시프트막을 구비한 위상 시프트 마스크이며,
상기 위상 시프트막은, 하프늄, 규소 및 산소를 함유하고,
상기 위상 시프트막은, 하프늄 및 규소의 합계 함유량에 대한 하프늄의 함유량의 원자％에 의한 비율이, 0.4 이상이며,
상기 위상 시프트막의 ArF 엑시머 레이저의 노광광 파장에 있어서의 굴절률 n이 2.5 이상이며,
상기 위상 시프트막의 상기 노광광의 파장에 있어서의 소쇠 계수 k가 0.30 이하인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.It is a phase shift mask provided with the phase shift film which has a transcription|transfer pattern on a translucent board|substrate,
The said phase shift film contains hafnium, a silicon, and oxygen,
As for the said phase shift film, the ratio by atomic% of content of hafnium with respect to total content of hafnium and silicon is 0.4 or more,
Refractive index n in the exposure light wavelength of the ArF excimer laser of the said phase shift film is 2.5 or more,
Extinction coefficient k in the wavelength of the said exposure light of the said phase shift film is 0.30 or less, The phase shift mask characterized by the above-mentioned. 제9항에 있어서,
상기 위상 시프트막의 상기 노광광의 파장에 있어서의 굴절률 n은, 2.9 이하인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.10. The method of claim 9,
Refractive index n in the wavelength of the said exposure light of the said phase shift film is 2.9 or less, The phase shift mask characterized by the above-mentioned. 제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 위상 시프트막의 상기 노광광의 파장에 있어서의 소쇠 계수 k는, 0.05 이상인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.11. The method of claim 9 or 10,
Extinction coefficient k in the wavelength of the said exposure light of the said phase shift film is 0.05 or more, The phase shift mask characterized by the above-mentioned. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위상 시프트막의 산소 함유량은, 60원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.12. The method according to any one of claims 9 to 11,
Oxygen content of the said phase shift film is 60 atomic% or more, The phase shift mask characterized by the above-mentioned. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위상 시프트막의 막 두께는, 65㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.13. The method according to any one of claims 9 to 12,
Film thickness of the said phase shift film is 65 nm or less, The phase shift mask characterized by the above-mentioned. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위상 시프트막은, 하프늄, 규소 및 산소의 합계 함유량이 90원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.14. The method according to any one of claims 9 to 13,
Total content of said phase shift film|membrane is 90 atomic% or more of hafnium, a silicon, and oxygen, The phase shift mask characterized by the above-mentioned. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위상 시프트막은, 상기 노광광을 20％ 이상의 투과율로 투과시키는 기능과, 상기 위상 시프트막을 투과한 상기 노광광에 대하여 상기 위상 시프트막의 두께와 동일한 거리만큼 공기 중을 통과한 상기 노광광과의 사이에서 150도 이상 210도 이하의 위상차를 발생시키는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.15. The method according to any one of claims 9 to 14,
Between the function which the said phase shift film transmits the said exposure light at the transmittance|permeability of 20% or more, and the said exposure light which passed through the air only for the distance equal to the thickness of the said phase shift film with respect to the said exposure light which permeate|transmitted the said phase shift film A phase shift mask, characterized in that it has a function of generating a phase difference of 150 degrees or more and 210 degrees or less. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위상 시프트막 위에 차광대를 포함하는 패턴을 갖는 차광막을 구비하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.16. The method according to any one of claims 9 to 15,
A light-shielding film having a pattern including a light-shielding band is provided on the phase shift film, The phase shift mask characterized by the above-mentioned. 제16항에 기재된 위상 시프트 마스크를 사용하여, 반도체 기판 위의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.Using the phase shift mask of Claim 16, the process of exposing and transferring a transfer pattern to the resist film on a semiconductor substrate is provided, The manufacturing method of the semiconductor device characterized by the above-mentioned.
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